1,运行时类型信息使得你可以在程序运行时发现和使用类型信息。
2,运行时识别对象和类的信息有两种方式:第一种方式:
传统的“RTTI”,它假定我们在编译时已经知道了所有的类型;第二种方式是“反射”机制,它允许我们在运行时发现和
使用类的信息。
3,为什么需要RTTI
面向对象的编程的基本目的是:让代码只操纵对基类的引用:
abstract class Shape {
void draw() { System.out.println(this + ".draw()"); }
abstract public String toString();
}
class Circle extends Shape {
public String toString() { return "Circle"; }
}
class Square extends Shape {
public String toString() { return "Square"; }
}
class Triangle extends Shape {
public String toString() { return "Triangle"; }
}
public class Shapes {
public static void main(String[] args) {
List<Shape> shapeList = Arrays.asList(
new Circle(), new Square(), new Triangle()
);
for(Shape shape : shapeList)
shape.draw();
}
} /* Output:
RTTI名字含义:在运行时,识别一个对象的类型。
使用RTTI,可以查询某个Shape引用所指向的对象的确切类型,然后选择或者剔除特例。
4,Class对象
Class对象就是用来创建类的所有的“常规”对象的
所有的类都是在其第一次使用时,动态加载到JVM中的。当程序创建第一个对类的静态成员的引用时,就会动态加载
这个类。这个证明了构造器也是类的静态方法,即使在构造器之前并没有static关键字。因此,使用new操作符创建新的类
对象也会被当做对类的静态成员的引用。
因此,java程序在它开始运行之前并非被完全加载,其各个部分是必需时才加载的。这一点与许多传统的语言不通。
动态加载的行为,在诸如c++这样的静态的加载语言中是很难或者根本不可能复制。
类加载器首先检查这个类的Class对象是否已经加载,如果还没加载,默认的类加载器就会根据类名查找.class文件
(例如,某个附加类加载器可能会在数据库中查找字节码)。在这个类的字节码被加载时,它们会接受验证,以确保没有被
破坏,并且不包含不良的java代码。这是java中用于安全防范的措施之一。
class Candy {
static { print("Loading Candy"); }
}
class Gum {
static { print("Loading Gum"); }
}
class Cookie {
static { print("Loading Cookie"); }
}
public class SweetShop {
public static void main(String[] args) {
print("inside main");
new Candy();
print("After creating Candy");
try {
Class.forName("Gum");
} catch(ClassNotFoundException e) {
print("Couldn't find Gum");
}
print("After Class.forName(\"Gum\")");
new Cookie();
print("After creating Cookie");
}
} /* Output:
输出结果是:
inside main
Loading Candy
After creating Candy
Loading Gum
After Class.forName("Gum")
Loading Cookie
After creating Cookie
Class对象仅在需要的时候才被加载,static初始化是在类加载的时候进行。
无论何时,只有你想在运行时使用类型信息,就必须首先获得对恰当的Class对象的引用。Class.forName()就是实现此
方法的便捷途径,因为你不需要为了获得Class引用而持有该类型的对象。但是,如果你已经拥有了这个类型的对象,那就
可以用过调用getClass()方法来获得Class引用,这个方法属于跟类Object的一部分,它将返回表示该对象的实际类型
的Class引用。
interface HasBatteries {}
interface Waterproof {}
interface Shoots {}
class Toy {
// Comment out the following default constructor
// to see NoSuchMethodError from (*1*)
Toy() {}
Toy(int i) {}
}
class FancyToy extends Toy
implements HasBatteries, Waterproof, Shoots {
FancyToy() { super(1); }
}
public class ToyTest {
static void printInfo(Class cc) {
print("Class name: " + cc.getName() + //获得全限定的类名
" is interface? [" + cc.isInterface() + "]");//是否是接口
print("Simple name: " + cc.getSimpleName());//获得不含包名的类名
print("Canonical name : " + cc.getCanonicalName());//获得全限定的类名
}
public static void main(String[] args) {
Class c = null;
try {
c = Class.forName("typeinfo.toys.FancyToy");
} catch(ClassNotFoundException e) {
print("Can't find FancyToy");
System.exit(1);
}
printInfo(c);
for(Class face : c.getInterfaces()) //获得所有接口
printInfo(face);
Class up = c.getSuperclass();//查询直接基类
Object obj = null;
try {
// Requires default constructor:
obj = up.newInstance(); //生成对象,必须带默认的构造器。
} catch(InstantiationException e) {
print("Cannot instantiate");
System.exit(1);
} catch(IllegalAccessException e) {
print("Cannot access");
System.exit(1);
}
printInfo(obj.getClass());
}
} /* Output:
虚拟构造器:我不知道你的确切类型,但是无论如何要正确的创建你自己。使用newInstance()来创建的类,必须
带默认的构造器。
5,类字面构造器
.class生成Class对象的引用。对于基本类型还有字段TYPE。如下所示:
=等价 |
=等价 |
boolean.class |
Boolean.TYPE |
char.class |
Charater.TYPE |
byte.class |
Byte.TYPE |
short.class |
Short.TYPE |
int.class |
Integer.TYPE |
long.class |
Long.TYPE |
float.class |
Float.TYPE |
double.class |
Double.TYPE |
void.class |
Void.TYPE |
使用类必须要准备三个步骤:
1,加载,这是由类加载器执行的。该步骤还将查找字节码,并从这些字节码中创建一个Class对象;
2,链接。在链接阶段将验证类中的字节码,为静态域分配存储空间,并且如果必须的话,将解析这个类的创建的对其他类
的所有引用。
3,初始化,如果该类有超类,则对其初始化,执行静态初始化器和静态初始化块。
class Initable {
static final int staticFinal = 47;
static final int staticFinal2 =
ClassInitialization.rand.nextInt(1000);
static {
System.out.println("Initializing Initable");
}
}
class Initable2 {
static int staticNonFinal = 147;
static {
System.out.println("Initializing Initable2");
}
}
class Initable3 {
static int staticNonFinal = 74;
static {
System.out.println("Initializing Initable3");
}
}
public class ClassInitialization {
public static Random rand = new Random(47);
public static void main(String[] args) throws Exception {
Class initable = Initable.class;
System.out.println("After creating Initable ref");
// Does not trigger initialization:
System.out.println(Initable.staticFinal);
// Does trigger initialization:
System.out.println(Initable.staticFinal2);
// Does trigger initialization:
System.out.println(Initable2.staticNonFinal);
Class initable3 = Class.forName("Initable3");
System.out.println("After creating Initable3 ref");
System.out.println(Initable3.staticNonFinal);
}
} /* Output:
输出结果是:
After creating Initable ref
47
Initializing Initable
258
Initializing Initable2
147
Initializing Initable3
After creating Initable3 ref
74
6, 泛化类引用
public class GenericClassReferences {
public static void main(String[] args) {
Class intClass = int.class;
Class<Integer> genericIntClass = int.class;
genericIntClass = Integer.class; // Same thing
intClass = double.class;
// genericIntClass = double.class; // Illegal
}
} ///:~
通过使用泛型语法,可以让编译器强制执行额外的类型检查。
7,新的转型语法cast
public class ClassCasts {
public static void main(String[] args) {
Building b = new House();
Class<House> houseType = House.class;
House h = houseType.cast(b);
h = (House)b; // ... or just do this.
}
} ///:~
8,类型转换前检查
我们知道的RTTI形式包括
1,传统的类型转换,如“(shape)”,由RTTI确保类型的正确性。
2,代表对象类型的Class对象。通过查询Class对象可以获得运行时所需的信息。
3,使用关键字 instanceof ,它返回一个布尔值,告诉我们对象是不是一个特定类型的实例。
if(x instanceof Dog)
((Dog) x) .bark();
public class PetCount {
static class PetCounter extends HashMap<String,Integer> {
public void count(String type) {
Integer quantity = get(type);
if(quantity == null)
put(type, 1);
else
put(type, quantity + 1);
}
}
public static void
countPets(PetCreator creator) {
PetCounter counter= new PetCounter();
for(Pet pet : creator.createArray(20)) {
// List each individual pet:
printnb(pet.getClass().getSimpleName() + " ");
if(pet instanceof Pet)
counter.count("Pet");
if(pet instanceof Dog)
counter.count("Dog");
if(pet instanceof Mutt)
counter.count("Mutt");
if(pet instanceof Pug)
counter.count("Pug");
if(pet instanceof Cat)
counter.count("Cat");
if(pet instanceof Manx)
counter.count("EgyptianMau");
if(pet instanceof Manx)
counter.count("Manx");
if(pet instanceof Manx)
counter.count("Cymric");
if(pet instanceof Rodent)
counter.count("Rodent");
if(pet instanceof Rat)
counter.count("Rat");
if(pet instanceof Mouse)
counter.count("Mouse");
if(pet instanceof Hamster)
counter.count("Hamster");
}
// Show the counts:
print();
print(counter);
}
public static void main(String[] args) {
countPets(new ForNameCreator());
}
} /* Output:
动态的instaceof
public class PetCount3 {
static class PetCounter
extends LinkedHashMap<Class<? extends Pet>,Integer> {
public PetCounter() {
super(MapData.map(LiteralPetCreator.allTypes, 0));
}
public void count(Pet pet) {
// Class.isInstance() eliminates instanceofs:
for(Map.Entry<Class<? extends Pet>,Integer> pair
: entrySet())
if(pair.getKey().isInstance(pet))
put(pair.getKey(), pair.getValue() + 1);
}
public String toString() {
StringBuilder result = new StringBuilder("{");
for(Map.Entry<Class<? extends Pet>,Integer> pair
: entrySet()) {
result.append(pair.getKey().getSimpleName());
result.append("=");
result.append(pair.getValue());
result.append(", ");
}
result.delete(result.length()-2, result.length());
result.append("}");
return result.toString();
}
}
public static void main(String[] args) {
PetCounter petCount = new PetCounter();
for(Pet pet : Pets.createArray(20)) {
printnb(pet.getClass().getSimpleName() + " ");
petCount.count(pet);
}
print();
print(petCount);
}
} /* Output:
9,instanceof和Class的等价性
public class FamilyVsExactType {
static void test(Object x) {
print("Testing x of type " + x.getClass());
print("x instanceof Base " + (x instanceof Base));
print("x instanceof Derived "+ (x instanceof Derived));
print("Base.isInstance(x) "+ Base.class.isInstance(x));
print("Derived.isInstance(x) " +
Derived.class.isInstance(x));
print("x.getClass() == Base.class " +
(x.getClass() == Base.class));
print("x.getClass() == Derived.class " +
(x.getClass() == Derived.class));
print("x.getClass().equals(Base.class)) "+
(x.getClass().equals(Base.class)));
print("x.getClass().equals(Derived.class)) " +
(x.getClass().equals(Derived.class)));
}
public static void main(String[] args) {
test(new Base());
test(new Derived());
}
} /* Output:
输出结果如下:
nstanceof Base true
x instanceof Derived false
Base.isInstance(x) true
Derived.isInstance(x) false
x.getClass() == Base.class true
x.getClass() == Derived.class false
x.getClass().equals(Base.class)) true
x.getClass().equals(Derived.class)) false
Testing x of type class Derived
x instanceof Base true
x instanceof Derived true
Base.isInstance(x) true
Derived.isInstance(x) true
x.getClass() == Base.class false
x.getClass() == Derived.class true
x.getClass().equals(Base.class)) false
x.getClass().equals(Derived.class)) true
10 反射:运行时的类信息
类方法提取器:
public class ShowMethods {
private static String usage =
"usage:\n" +
"ShowMethods qualified.class.name\n" +
"To show all methods in class or:\n" +
"ShowMethods qualified.class.name word\n" +
"To search for methods involving 'word'";
private static Pattern p = Pattern.compile("\\w+\\.");
public static void main(String[] args) {
if(args.length < 1) {
print(usage);
System.exit(0);
}
int lines = 0;
try {
Class<?> c = Class.forName(args[0]);
Method[] methods = c.getMethods();
Constructor[] ctors = c.getConstructors();
if(args.length == 1) {
for(Method method : methods)
print(
p.matcher(method.toString()).replaceAll(""));
for(Constructor ctor : ctors)
print(p.matcher(ctor.toString()).replaceAll(""));
lines = methods.length + ctors.length;
} else {
for(Method method : methods)
if(method.toString().indexOf(args[1]) != -1) {
print(
p.matcher(method.toString()).replaceAll(""));
lines++;
}
for(Constructor ctor : ctors)
if(ctor.toString().indexOf(args[1]) != -1) {
print(p.matcher(
ctor.toString()).replaceAll(""));
lines++;
}
}
} catch(ClassNotFoundException e) {
print("No such class: " + e);
}
}
} /* Output:
11,动态代理
class DynamicProxyHandler implements InvocationHandler {
private Object proxied;
public DynamicProxyHandler(Object proxied) {
this.proxied = proxied;
}
public Object
invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
throws Throwable {
System.out.println("**** proxy: " + proxy.getClass() +
", method: " + method + ", args: " + args);
if(args != null)
for(Object arg : args)
System.out.println(" " + arg);
return method.invoke(proxied, args);
}
}
class SimpleDynamicProxy {
public static void consumer(Interface iface) {
iface.doSomething();
iface.somethingElse("bonobo");
}
public static void main(String[] args) {
RealObject real = new RealObject();
consumer(real);
// Insert a proxy and call again:
Interface proxy = (Interface)Proxy.newProxyInstance(
Interface.class.getClassLoader(),
new Class[]{ Interface.class },
new DynamicProxyHandler(real));
consumer(proxy);
}
} /* Output: (95% match)
12,反射可以访问隐藏类型
public class HiddenImplementation {
public static void main(String[] args) throws Exception {
A a = HiddenC.makeA();
a.f();
System.out.println(a.getClass().getName());
// Compile error: cannot find symbol 'C':
/* if(a instanceof C) {
C c = (C)a;
c.g();
} */
// Oops! Reflection still allows us to call g():
callHiddenMethod(a, "g");
// And even methods that are less accessible!
callHiddenMethod(a, "u");
callHiddenMethod(a, "v");
callHiddenMethod(a, "w");
}
static void callHiddenMethod(Object a, String methodName)
throws Exception {
Method g = a.getClass().getDeclaredMethod(methodName);
g.setAccessible(true);
g.invoke(a);
}
} /* Output:
输出结果:
public C.f()
typeinfo.packageaccess.C
public C.g()
package C.u()
protected C.v()
private C.w()
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