Java学习苦旅（二十六）——反射，枚举和lamda表达式

发布时间：2024年01月07日

本篇博客将讲解反射，枚举和lamda表达式。

文章目录

反射

定义

Java的反射机制是在运行状态中，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，既然能拿到那么，我们就可以修改部分类型信息；这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能称为java语言的反射机制。

用途

1、在日常的第三方应用开发过程中，经常会遇到某个类的某个成员变量、方法或是属性是私有的或是只对系统应用开放，这时候就可以利用Java的反射机制通过反射来获取所需的私有成员或是方法 。

2、反射最重要的用途就是开发各种通用框架，比如在spring中，我们将所有的类Bean交给spring容器管理，无论是XML配置Bean还是注解配置，当我们从容器中获取Bean来依赖注入时，容器会读取配置，而配置中给的就是类的信息，spring根据这些信息，需要创建那些Bean，spring就动态的创建这些类。

反射基本信息

Java程序中许多对象在运行时会出现两种类型：运行时类型(RTTI)和编译时类型，例如Person p = new Student()；这句代码中p在编译时类型为Person，运行时类型为Student。程序需要在运行时发现对象和类的真实信息。而通过使用反射程序就能判断出该对象和类属于哪些类。

反射相关的类

类名用途
Class类代表类的实体，在运行的Java应用程序中表示类和接口
Field类代表类的成员变量/类的属性
Method类代表类的方法
Constructor类代表类的构造方法

Class类

Class类代表类的实体，在运行的Java应用程序中表示类和接口。

Java文件被编译后，生成了.class文件，JVM此时就要去解读.class文件 ,被编译后的Java文件.class也被JVM解析为一个对象，这个对象就是 java.lang.Class 。这样当程序在运行时，每个java文件就最终变成了Class类对象的一个实例。我们通过Java的反射机制应用到这个实例，就可以去获得甚至去添加改变这个类的属性和动作，使得这个类成为一个动态的类 .

Class类中相关的方法

常用获得类相关的方法

方法用途
getClassLoader()获得类的加载器
getDeclaredClassed()返回一个数组，数组中包含该类中所有类和接口的对象（包括私有的）
forName(String className)根据类名返回类的对象
newInstance()创建类的实例
getName()获得类的完整路径名字

常用获得类中属性相关的方法

方法用途
getField(String name)获得某个公有的属性对象
getFields()获得所有公有的属性对象
getDeclaredField(String name)获得某个属性对象
getDeclaredFields()获得所有属性对象

获得类中注解相关的方法

方法用途
getAnnotation(Class annotationClass)返回该类中与参数类型匹配的公有注解对象
getAnnotations()返回该类所有的公有注解对象
getDeclaredAnnotation(Class annotationClass)返回该类中与参数类型匹配的所有注解对象
getDeclaredAnnotations()返回该类所有的注解对象

获得类中构造器的方法

方法用途
getConstructor(Class…<?> parameterTypes)获得该类中与参数类型匹配的公有构造方法
getConstructors()获得该类的所有公有构造方法
getDeclaredConstructor(Class…<?> parameterTypes)获得该类中与参数类型匹配的构造方法
getDeclaredConstructors()获得该类所有构造方法

获得类中方法相关的方法

方法用途
getMethod(String name, Class…<?> parameterTypes)获得该类某个公有的方法
getMethods()获得该类所有公有的方法
getDeclaredMethod(String name, Class…<?> parameterTypes)获得该类某个方法
getDeclaredMethods()获得该类所有方法

反射示例

在反射之前，我们需要做的第一步就是先拿到当前需要反射的类的Class对象，然后通过Class对象的核心方法，达到反射的目的，即：在运行状态中，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，既然能拿到那么，我们就可以修改部分类型信息。

第一种，使用 Class.forName(“类的全路径名”); 静态方法。

前提：已明确类的全路径名。

第二种，使用 .class 方法。

说明：仅适合在编译前就已经明确要操作的 Class

第三种，使用类对象的 getClass() 方法

示例代码

package reflectdemo1;

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;

/**
 * Created by rampant boy
 * Description:
 * DATE: 2022-03-17
 * TIME: 17:25
 */
public class ReflectClassDemo {
    public static void main(String[] args) {
        reflectNewInstance();
        reflectPrivateConstructor();
        reflectPrivateField();
        reflectPrivateMethod();
    }

    /**
     * 通过Class类的newInstance方法获取学生实例
     */
    public static void reflectNewInstance() {
        try {
            Class<?> c1 = Class.forName("reflectdemo1.Student");
            Student student = (Student) c1.newInstance();
            System.out.println(student);
        } catch (InstantiationException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public static void reflectPrivateConstructor() {
        try {
            Class<?> c1 = Class.forName("reflectdemo1.Student");
            Constructor<?> constructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);
            constructor.setAccessible(true);
            Student student = (Student) constructor.newInstance("abc",18);
            System.out.println(student);
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (NoSuchMethodException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InstantiationException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InvocationTargetException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    /**
     * 反射属性，获取私有或者公开
     */
    public static void reflectPrivateField() {
        try {
            Class<?> c1 = Class.forName("reflectdemo1.Student");
            Student student = (Student)c1.newInstance();
            Field field = c1.getDeclaredField("name");
            field.setAccessible(true);;
            field.set(student,"zhangsan");
            System.out.println(student);
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InstantiationException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (NoSuchFieldException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public static void reflectPrivateMethod() {
        try {
            Class<?> c1 = Class.forName("reflectdemo1.Student");
            Student student = (Student)c1.newInstance();
            Method method = c1.getDeclaredMethod("function", String.class);
            method.setAccessible(true);
            method.invoke(student,"私有方法参数");
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InstantiationException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (NoSuchMethodException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InvocationTargetException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

反射的优缺点

优点

  1. 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一个方法。

  2. 增加程序的灵活性和扩展性，降低耦合性，提高自适应能力

  3. 反射已经运用在了很多流行框架如：Struts、Hibernate、Spring 等等。

缺点

  1. 使用反射会有效率问题。会导致程序效率降低。

  2. 反射技术绕过了源代码的技术，因而会带来维护问题。反射代码比相应的直接代码更复杂 。

枚举

背景及定义

枚举是在JDK1.5以后引入的。主要用途是：将一组常量组织起来，在这之前表示一组常量通常使用定义常量的方式：

public static int final RED = 1;
public static int final GREEN = 2;
public static int final BLACK = 3;

但是常量举例有不好的地方，例如：可能碰巧有个数字1，但是他有可能误会为是RED，现在我们可以直接用枚举来进行组织，这样一来，就拥有了类型，枚举类型。而不是普通的整形1.

public enum TestEnum {
    RED,BLACK,GREEN;
}

优点：将常量组织起来统一进行管理

场景：错误状态码，消息类型，颜色的划分，状态机等等…

本质：是java.lang.Enum的子类，也就是说，自己写的枚举类，就算没有显示的继承Enum，但是其默认继承了这个类。

常用方法

Enum类常用方法

方法名称描述
values()以数组形式返回枚举类型的所有成员
ordinal()获取枚举成员的索引位置
valueOf()将普通字符串转换为枚举实例
compareTo()比较两个枚举成员在定义时的顺序

示例代码

public enum TestEnum {
    RED("red",1),BLACK("black",3),GREEN("green",8),WHITE("white",2);

    public String color;
    public int ordinal;

    TestEnum(String color, int ordinal) {
        this.color = color;
        this.ordinal = ordinal;
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestEnum[] testEnum = TestEnum.values();
        for (int i = 0; i < testEnum.length; i++) {
            System.out.println(testEnum[i] + "->" + testEnum[i].ordinal());
        }

        TestEnum testEnum1 = TestEnum.valueOf("RED");
        System.out.println(testEnum1);
        System.out.println(RED.compareTo(GREEN));
        System.out.println(BLACK.compareTo(RED));
    }
}

执行结果为：

image-20220318182155952

注意：枚举的构造方法默认是私有的

枚举优缺点

优点

  1. 枚举常量更简单安全 。

  2. 枚举具有内置方法 ，代码更优雅。

  3. 枚举可以避免反射和序列化问题。

缺点

  1. 不可继承，无法扩展

Lambda表达式

背景

Lambda表达式是Java SE 8中一个重要的新特性。lambda表达式允许你通过表达式来代替功能接口。 lambda表达式就和方法一样,它提供了一个正常的参数列表和一个使用这些参数的主体(body,可以是一个表达式或一个代码块)。 Lambda表达式（Lambda expression）可以看作是一个匿名函数，基于数学中的λ演算得名，也可称为闭包（Closure）。

语法

基本语法: (parameters) -> expression 或 (parameters) ->{ statements; }

Lambda表达式由三部分组成：

  1. paramaters：类似方法中的形参列表，这里的参数是函数式接口里的参数。这里的参数类型可以明确的声明也可不声明而由JVM隐含的推断。另外当只有一个推断类型时可以省略掉圆括号。

  2. ->：可理解为“被用于”的意思。

  3. 方法体：可以是表达式也可以代码块，是函数式接口里方法的实现。代码块可返回一个值或者什么都不返回，这里的代码块块等同于方法的方法体。如果是表达式，也可以返回一个值或者什么都不反回。

示例代码

//不需要参数,返回值为 2 
() -> 2
    
//接收一个参数(数字类型),返回其2倍的值 
x -> 2 * x
    
//接受2个参数(数字),并返回他们的和 
(x, y) -> x + y
    
//接收2个int型整数,返回他们的乘积 
(int x, int y) -> x * y
    
//接受一个 string 对象,并在控制台打印,不返回任何值(看起来像是返回void) 
(String s) -> System.out.print(s)

函数式接口

定义

函数式接口定义：一个接口有且只有一个抽象方法 。

注意：

  1. 如果一个接口只有一个抽象方法，那么该接口就是一个函数式接口。

  2. 如果我们在某个接口上声明了 @FunctionalInterface 注解，那么编译器就会按照函数式接口的定义来要求该接口，这样如果有两个抽象方法，程序编译就会报错的。所以，从某种意义上来说，只要你保证你的接口中只有一个抽象方法，你可以不加这个注解。加上就会自动进行检测的。

例如：

@FunctionalInterface 
interface NoParameterNoReturn { 
    //注意：只能有一个方法 
    void test(); 
}

基本使用

示例代码

@FunctionalInterface
interface NoParameterNoReturn {
    void test();
}

@FunctionalInterface
interface OneParameterNoReturn {
    void test(int a);
}

@FunctionalInterface
interface MoreParameterNoReturn {
    void test(int a, int b);
}

@FunctionalInterface
interface NoParameterReturn {
    int test();
}

@FunctionalInterface
interface OneParameterReturn {
    int test(int a);
}

@FunctionalInterface
interface MoreParameterReturn {
    int test(int a, int b);
}

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        NoParameterNoReturn parameterNoReturn = new NoParameterNoReturn() {
            @Override
            public void test() {
                System.out.println("重写方法");
            }
        };
        parameterNoReturn.test();

        NoParameterNoReturn parameterNoReturn1 = () -> System.out.println("重写方法1");
        parameterNoReturn1.test();

        OneParameterNoReturn oneParameterNoReturn = (a) -> {
            System.out.println(a);
        };
        oneParameterNoReturn.test(10);
        OneParameterNoReturn oneParameterNoReturn1 = (a) -> System.out.println(a);
        oneParameterNoReturn.test(10);
        MoreParameterNoReturn moreParameterNoReturn = (a,b) -> {
            System.out.println(a+b);
        };
        moreParameterNoReturn.test(10,20);
        System.out.println("============================");
        NoParameterReturn noParameterReturn = () -> {
            return 10;
        };
        System.out.println(noParameterReturn.test());
        NoParameterReturn noParameterReturn1 = () -> 10;
        System.out.println(noParameterReturn1.test());
        OneParameterReturn oneParameterReturn = (a) -> a;
        System.out.println(oneParameterReturn.test(10));
        MoreParameterReturn moreParameterReturn = (a,b) -> a+b;
        System.out.println(moreParameterReturn.test(10,20));
    }
}

执行结果为：

image-20220320113153130

变量捕获

Lambda 表达式中存在变量捕获 ，了解了变量捕获之后，我们才能更好的理解Lambda 表达式的作用域 。Java当中的匿名类中，会存在变量捕获。

示例代码

class Test {
    public void func() {
        System.out.println("func()");
    }
}

public class TestDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 100;
        new Test() {
            @Override
            public void func() {
                System.out.println("重写方法");
                System.out.println("捕获变量" + a);
            }
        }.func();
    }
}

执行结果为

image-20220320113757276

在上述代码当中的变量a就是捕获的变量。这个变量要么是被final修饰，如果不是被final修饰的那么在使用之前，是没有被修改，否则就会报错。

Lambda在集合中的使用

为了能够让Lambda和Java的集合类集更好的一起使用，集合当中也新增了部分接口，以便与Lambda表达式对接。

对应的接口新增的方法
CollectionremoveIf() spliterator() stream parallelStream foreach()
ListreplaceAll() sort()
MapgetOrDefault() foreach() replaceAll() putIfAbsent remove() replace() computeIfAbsent() computeIfPresent() compute() merge()

Collection接口

示例代码

public static void main(String[] args) {
    ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
    list.add("Hello");
    list.add("word");
    list.add("hello");
    list.add("lambda");
    list.forEach((String s) -> System.out.print(s + " "));
}

执行结果为：

image-20220320115041824

List接口

示例代码

public static void main(String[] args) {
    ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
    list.add("Hello");
    list.add("word");
    list.add("hello");
    list.add("lambda");
    list.sort((str1,str2) -> str1.length()-str2.length());
    System.out.println(list);
}

Map接口

示例代码

public static void main(String[] args) {
    HashMap<Integer, String> map = new HashMap<>();
    map.put(1,"hello");
    map.put(2,"bit");
    map.put(3,"hello");
    map.put(4,"lambda");
    map.forEach((k,v) -> System.out.println(k+" "+v));
}

执行结果为

image-20220320120120446

Lambda表达式的优缺点

优点

  1. 代码简洁，开发迅速

  2. 方便函数式编程

  3. 非常容易进行并行计算

  4. Java 引入 Lambda，改善了集合操作

缺点

  1. 代码可读性变差

  2. 在非并行计算中，很多计算未必有传统的 for 性能要高

  3. 不容易进行调试

结尾

本篇博客到此结束。
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文章来源:https://blog.csdn.net/m0_53408775/article/details/135445572
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