在Java运行中,对于任意一个类,都能够知道这个类的所有属性和方法;对于任意一个对象,都能够调用它的任意方法和属性。这种动态获取信息以及调用对象方法的功能称为java语言的反射机制
Java中认为万物皆对象,例如我们定义一个用户类User,然后通过它来实例化一个对象u1。其实User类本身也可以看作一个对象,作为java.lang.Class类的实例。u1可以通过如下三种方式获取类User的信息:
//通过类名的静态成员属性class
Class c1=User.class;
//通过对象方法getClass()
User u1=new User();
Class c2=u1.getClass();
//通过静态加载类
Class c3=null;
try {
c3=Class.forName("modules.User");
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
//以上获取的三个类均为Student
System.out.println(c1 == c2); //输出true
System.out.println(c2 == c3); //输出true
//通过c1创建User对象
try {
User u2=(User)c1.newInstance();
} catch (InstantiationException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
}
Class类提供了许多获取类的名称、成员变量、方法返回值、参数等类信息的方法。可以通过getClass()可以获取类,进而通过getXxx()获取类的属性,例如通过getField()获取成员变量,getMethods()获取方法,进一步获得这些属性的详细信息
public static void printClassMessage(Object obj) {
//获取对象类的类型
Class c = obj.getClass();
//打印类的名称
System.out.println("类名称:" + c.getName());
//打印类成员变量的信息
System.out.println("类包含的成员变量如下:");
// Field[] variables=c.getFields(); //获取所有public变量
Field[] variables = c.getDeclaredFields(); //获取所有变量
for (Field var : variables) {
Class varType = var.getType(); //得到成员变量的类型
String typeName = varType.getName();
String varName = var.getName(); //获取成员变量名
System.out.println(typeName + " " + varName);
}
//打印类构造函数信息
System.out.println("类构造方法如下:");
Constructor[] constructors = c.getConstructors();
for (Constructor constructor : constructors) {
System.out.print(constructor.getName() + " ("); //构造方法名
Class[] params = constructor.getParameterTypes(); //获取构造方法参数的类型
for (Class param : params)
System.out.print(param.getName() + ",");
System.out.println(")");
}
//打印类方法的信息
System.out.println("类包含的方法如下:");
Method[] methods = c.getMethods(); //获取类的所有public方法,包括从父类继承的
// Method[] methods=c.getDeclaredMethods(); //获取类自定义的所有方法,不包括父类
for (Method method : methods) {
//获取方法返回值类型
Class returnType = method.getReturnType();
System.out.print(returnType.getName() + " ");
//获取方法名
System.out.print(method.getName() + " (");
//获取方法的所有参数的类型
Class[] parameterTypes = method.getParameterTypes();
for (Class parameter : parameterTypes) {
System.out.print(parameter.getName() + ",");
}
System.out.println(")");
}
}
//-----------------测试打印int类的信息----------
int i=1;
printClassMessage(i);
//---------------输出结果--------------------
类名称:java.lang.Integer
类包含的成员变量如下:
int MIN_VALUE
int MAX_VALUE
java.lang.Class TYPE
......
类构造方法如下:
java.lang.Integer (int,)
java.lang.Integer (java.lang.String,)
类包含的方法如下:
int numberOfLeadingZeros (int,)
int numberOfTrailingZeros (int,)
int bitCount (int,)
......
通过Class.forName()可以动态加载类,所谓动态加载即在运行时只加载需要的类。与之相对的是静态加载,一般Java的.class文件都是在编译阶段静态加载完成,即编译所有与之相关的文件,如果其中有一处错误则编译就无法通过。
例如定义两个类ClassA、ClassB均实现了CommonClass接口中的run()方法,通过动态加载,传入不同的类名,可以分别创建不同的类并执行run()方法,实现相同的代码创建不同的类对象。
//定义公共接口
public interface CommonClass {
public void run();
}
//定义A类
public class ClassA implements CommonClass {
@Override
public void run() {
System.out.println("这是A类对象");
}
}
//定义B类
public class ClassB implements CommonClass {
@Override
public void run() {
System.out.println("这是B类对象");
}
}
//在主程序中调用
try {
Class o1=Class.forName("modules.ClassA"); //动态加载ClassA
CommonClass c=(CommonClass) o1.newInstance();
c.run(); //输出这是A类对象
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InstantiationException e) {
e.printStackTrace();
}
在Java中一般通过对象调用方法,即obj.method(params...),而反射操作是指通过方法来操作对象method.invoke(obj,params...),从而实现在运行中获取类的信息,达到动态编码的效果。首先通过getClass获取对象的类,然后再通过getMethod("method",paramsType...)获取具体方法,method为方法名,paramsType为方法参数类型,这样通过方法名和参数可以唯一确定某个特定方法。之后就可以通过invoke调用方法了,如果函数有返回值则会返回Object对象,需要手动强制转换为所需类型。
例如定义类ClassA,通过反射调用其对象的add方法
public class ClassA {
public int add(int a, int b) {
return a + b;
}
}
ClassA a=new ClassA();
Class c=a.getClass(); //获取类
try {
Method m=c.getMethod("add", int.class, int.class); //获取指定类方法add
Object o=m.invoke(a,10,20); //通过反射调用对象a的add方法
int res=(Integer)o; //返回结果为Object,需要类型转换
System.out.println("结果为:"+res);
} catch (NoSuchMethodException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InvocationTargetException e) {
e.printStackTrace();
}
通过反射可以绕过编译,在运行阶段调用对象的方法。例如在使用ArrayList时可以规定泛型Integer指明这个list只能存放整型数据,但是这个规定只在编译阶段进行检查,如果有其他类型数据会报错。但是可以通过反射调用list的add()方法在运行阶段添加其他类型数据,最后输出list的内容显示有int数据10和String字符串
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
list.add(10);
Class c = list.getClass();
try {
Method m = c.getMethod("add", Object.class);
m.invoke(list, "字符串"); //通过反射调用add添加String类型的数据
System.out.println(list); //输出:[10, 字符串]
} catch (NoSuchMethodException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InvocationTargetException e) {
e.printStackTrace();
}
Java注解提供了用于元素关联信息和数据的途径,广泛应用于各种框架,使代码更加简洁清晰。
JDK提供了三种自带注解@Override、@Deprecated、@SuppressWarnings。@Override用于在子类重写父类或实现接口的方法,如果被添加@Override的方法在父类中没有对应的方法名,则会报错。如果父类中的某个方法不再使用,但是无法删除,因为子类可能仍然使用这个方法,这时可以在父类的方法上添加@Deprecated,代表这个方法被弃用,子类在调用该方法会显示中划线的警告。但是如果子类坚持要使用该方法并且确保可用时,可以在子类方法上添加@SuppressWarnings("deprecation")忽略该警告。
按照运行机制注解可以分为以下三类:
通过关键字@interface来定义一个注解,其成员变量以无参数无异常的方式声明,并且可以通过default指定默认值,注意成员类型只能是基本类型(如int)和String、Class、Annotation、Enumeration,之后在使用时通过"="为这些变量赋值。如果只有一个成员变量,则将其声明为value,并且传入参数自动为其赋值而不必使用=。注解如果没有成员被称为标识注解。
元注解用于在自定义注解时对注解进行设置。
通过类或者方法的getAnnotation()可以在程序运行的时候获取注解中的参数信息,从而实现动态编程
如下所示为自定义一个注解用于User类,并在运行时获取注解中的信息:
@Target({ElementType.METHOD,ElementType.TYPE}) //注解作用于方法和类
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) //运行时注解
@Inherited //可被继承
@Documented //生成javadoc会包含
public @interface FirstAnnotation {
String description();
int value() default 0;
}
@FirstAnnotation(description = "这是User类注解", value = 8)
public class User {
private String username;
public User() {
}
@FirstAnnotation(description = "这是show()方法注解")
public void show(){
System.out.println("这是一个User对象");
}
public static void main(String[] args) {
User u=new User();
Class c=u.getClass();
boolean isExist=c.isAnnotationPresent(FirstAnnotation.class); //判断注解是否存在
if (isExist){
//拿到类的注解
FirstAnnotation annotation=(FirstAnnotation) c.getAnnotation(FirstAnnotation.class);
//输出类注解的属性description的值:这是User类注解
System.out.println(annotation.description());
}
Method[] methods=c.getMethods();
for (Method m:methods){
boolean mExist=m.isAnnotationPresent(FirstAnnotation.class);
if (mExist){
//获取方法的注解
FirstAnnotation mAnnotation=(FirstAnnotation) m.getAnnotation(FirstAnnotation.class);
//输出方法注解的属性description的值:这是show()方法注解
System.out.println(mAnnotation.description());
}
}
}
}
例如通过反射和注解查询数据库不同的表与字段的值。定义两个注解@Table和@Column,在其中的value分别保存一个类在数据库中对应的表名和字段值。
例如Student类有三个变量id、name、age分别对应数据库中student表的id、Name、Age字段,则将表名和字段名保存在注解当中。之后在程序运行时,创建了student对象,从其中取出student变量值和注解中对应的字段名,即可拼接成一个查询语句,进而查询数据库获取对象信息,例如对象student对应表注解Table为student,变量id为1001,其注解Column为id,age为23,其注解Column为Age,拼接成查询语句为:SELECT * FROM student WHERE 1=1 AND id = 1001 AND Age = 23。
通过使用注解,当查询其他对象时,主要为其添加不同注解即可得到相同的结果,而不用重新写一个查询方法。例如有一个新的User对象,对应数据库user表,字段分别为username、password,则只需要在创建User类时添加@Table("user"),并为其变量添加注解@Column("username"),@Column("password"),即可。
//定义Table注解
@Target({ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Table {
String value();
}
//定义Column注解
@Target({ElementType.FIELD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Column {
String value();
}
//------------------在Student类定义时使用注解-------------
@Table("student")
public class Student {
@Column("id")
private int id;
@Column("Name")
private String name;
@Column("Age")
private int age;
public int getId() {
return id;
}
public void setId(int id) {
this.id = id;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
}
//------------在主函数调用执行查询----------------
public static void main(String[] args) {
Student student = new Student();
student.setId(1001);
student.setAge(23);
queryTable(student);
}
//定义查询方法,通过不同的传入对象拼接查询语句
public static void queryTable(Student student) {
StringBuffer sql = new StringBuffer();
sql.append("SELECT * FROM ");
Class c = student.getClass();
//通过Table注解获得要查询的表名
Table t = (Table) c.getAnnotation(Table.class);
String tableName = t.value();
sql.append(tableName).append(" WHERE 1=1");
//遍历类所有字段获取Column注解的内容并拼接成查询语句
Field[] fields = c.getDeclaredFields();
for (Field field : fields) {
Column column = field.getAnnotation(Column.class);
String columnName = column.value(); //从Column获取查询的字段
//拼接字段的get方法,例如要获取name值,则将其首字母大写并在前面加上get,即getName
String fieldName = field.getName();
String methodName = "get" + fieldName.substring(0, 1).toUpperCase() + fieldName.substring(1);
Object fieldValue = null;
try {
//调用字段的get方法获取该字段的值
Method getMethod = c.getMethod(methodName);
fieldValue = getMethod.invoke(student);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
if (fieldValue != null)
sql.append(" AND ").append(columnName).append(" = ").append(fieldValue);
}
System.out.println(sql);
}
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