java基础知识③:反射和注解以及Java 8的新特性

发布时间:2023年12月17日

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一、反射和注解

1、反射

2、注解

二、Java 8的新特性

1、Lambda 表达式:

2、Stream API:

3、函数式接口:

4、方法引用:

5、接口的默认方法和静态方法:

6、新的时间日期API(Date/Time API):

7、CompletableFuture:

8、Optional类:

9、并行数组:


具体详细说明如下:

一、反射和注解

反射和注解是Java中的两个重要特性,它们可以为开发人员提供更高的灵活性和扩展性。下面详细讲解一下Java中的反射和注解。

1、反射

  1. 反射是什么 反射是Java提供的一种机制是指程序在运行时能够检测和修改自身行为的能力,用于在运行时检查、调用和实例化类、方法、属性等。通过反射,开发人员可以在运行时动态地获取类的信息,并在运行时操作类的方法、构造函数、属性等。

  2. 反射的优缺点 反射的优点在于它可以在运行时动态地获取和操作类的信息。可以实现一些动态的功能,例如在运行时创建类的实例、调用方法、获取属性等。反射的缺点在于它会导致性能下降和安全性问题。使用反射会导致代码运行速度变慢,因为在运行时需要进行额外的检查和调用。而且,反射可以绕过一些访问控制限制,可能引发安全隐患。

  3. 反射的应用场景 反射的应用场景非常广泛,例如:

  • 编写通用框架和工具:通过反射可以实现通用的操作,例如动态加载类、调用方法、获取属性等。
  • ORM框架:ORM框架可以根据对象的注解信息来生成相应的SQL语句或者根据查询结果动态生成对象。
  • 单元测试:通过反射可以实现对私有方法和属性的访问,方便编写单元测试代码。

反射的相关类和方法——Java中关于反射的主要类和方法有:

  • Class类:表示一个类或者接口。可以通过Class类获取类的信息,例如类的构造函数、方法、属性等。
  • Constructor类:表示一个类的构造函数。通过Constructor类可以创建一个类的实例。
  • Method类:表示一个类的方法。通过Method类可以调用一个类的方法。
  • Field类:表示一个类的属性。通过Field类可以访问和修改一个类的属性。

反射的基本用法——下面是通过反射获取和操作类的信息的基本用法:

Class 类: Java 中的每个类都有一个与之对应的 Class 对象,这个 Class 对象包含了该类的结构信息,通过这个对象,可以获取类的构造方法、字段、方法等信息。

  • 获取类的Class对象:可以使用以下三种方式获取一个类的Class对象。
    • 使用类的.class语法:Class clazz = MyClass.class;
    • 使用对象的getClass()方法:Class clazz = myObject.getClass();
    • 使用 Class.forName() 方法

获取类的构造方法、字段、方法:通过 Class 对象可以获取类的构造方法、字段和方法,进而进行实例化对象、访问和调用相关成员。

动态创建对象:可以使用反射来动态地创建对象实例,而不需要在编译时就确定对象类型。动态调用方法:使用反射可以在运行时动态地调用对象的方法。

  • 获取类的构造函数:
    • 获取所有的公共构造函数:Constructor[] constructors = clazz.getConstructors();
    • 获取指定参数类型的构造函数:Constructor constructor = clazz.getConstructor(String.class, int.class);
  • 创建类的实例:Object instance = constructor.newInstance("example", 123);
  • 调用类的方法:
    • 获取所有的公共方法:Method[] methods = clazz.getMethods();
    • 调用指定方法:Object result = method.invoke(instance, arg1, arg2);
  • 获取类的属性:
    • 获取所有的公共属性:Field[] fields = clazz.getFields();
    • 获取指定属性:Field field = clazz.getField("fieldName");
    • 访问属性:Object value = field.get(instance);
    • 修改属性:field.set(instance, value);

以下是一个简单的 Java 反射示例,演示了如何使用反射来获取类的信息以及动态创建对象和调用方法:

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

public class ReflectionExample {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 获取 Class 对象
        Class<?> clazz = Class.forName("com.example.MyClass");

        // 获取构造方法并创建对象
        Constructor<?> constructor = clazz.getConstructor();
        Object obj = constructor.newInstance();

        // 获取方法并调用
        Method method = clazz.getMethod("myMethod", String.class);
        method.invoke(obj, "Hello, Reflection!");
    }
}

2、注解

  1. 注解是什么 注解是一种用于在代码中添加元数据信息的形式化规范。它可以用于描述类、方法、属性等的特性和行为,以及用于生成代码、配置框架等。注解是一种被动元素,不会直接影响代码的运行,但可以被编译器、工具和框架读取和利用。

  2. 注解的优点 注解的优点在于它可以使代码更加简洁、可读性更高,并且可以提供更高的配置和扩展性。使用注解可以将一些重复的代码抽取为注解,提高了代码的可读性和可维护性。另外,注解可以用于配置框架,提供了更高的灵活性和扩展性。

  3. 注解的应用场景 注解的应用场景非常广泛,例如:

  • 标记注解:用于给代码添加标记,用于编写通用的框架和工具。
  • 配置注解:用于配置框架、工具等的行为和特性。
  • 测试注解:用于编写单元测试、集成测试等。
  • ORM框架:用于描述对象和关系之间的映射关系。
  • 文档生成:用于生成文档的注解,例如Javadoc。

元注解——元注解是用于注解其他注解的注解。Java提供了一些元注解,可以用于定义新的注解。常见的元注解有:

  • @Retention:指定注解的保留策略,有三种取值:RetentionPolicy.SOURCE、RetentionPolicy.CLASS、RetentionPolicy.RUNTIME。
  • @Target:指定注解可以应用的目标元素,例如类、方法、属性等。
  • @Documented:指定注解可以被包含在Javadoc中生成文档。
  • @Inherited:指定注解可以被子类继承。

注解的相关注解 Java中关于注解的相关注解有:

  • @Override:用于标记方法覆盖父类方法。
  • @Deprecated:用于标记过时的方法或者类。
  • @SuppressWarnings:用于抑制编译器警告。
  • @FunctionalInterface:用于标记函数式接口。

自定义注解 Java允许开发人员定义自己的注解。自定义注解需要使用@interface关键字来定义,注解可以包含成员变量和方法。例子如下:

// 定义一个注解
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.METHOD)
public @interface MyAnnotation {
    String value() default "";
}

// 使用注解
public class MyClass {
    @MyAnnotation("example")
    public void myMethod() {
        // do something
    }
}

注解的解析 在Java中,可以通过反射对注解进行解析和处理。可以使用以下方法来解析注解:

  • 获取注解信息:可以使用以下两种方式获取一个元素上的某个注解信息。
    • 使用元素的getAnnotation(Class?annotationClass)方法:MyAnnotation annotation = element.getAnnotation(MyAnnotation.class);
    • 使用元素的getAnnotationsByType(Class?annotationClass)方法:MyAnnotation[] annotations = element.getAnnotationsByType(MyAnnotation.class);
  • 获取注解属性的值:可以使用注解的属性方法来获取注解属性的值,例如annotation.value()。

总结:反射和注解是Java中的两个重要特性,它们可以为开发人员提供更高的灵活性和扩展性。通过反射,开发人员可以在运行时动态地获取类的信息,并在运行时操作类的方法、构造函数、属性等。注解是一种用于在代码中添加元数据信息的形式化规范,它可以用于描述类、方法、属性等的特性和行为,以及用于生成代码、配置框架等。掌握反射和注解的知识,可以帮助我们编写更灵活、可扩展的代码,并提高开发效率。

二、Java 8的新特性

Java 8引入了许多新特性,以下是其中一些重要的新特性:

1、Lambda 表达式:

  • Lambda表达式是Java 8最引人注目的特性之一,它使得在Java中可以更加方便地实现函数式编程。Lambda表达式提供了一种简洁的语法来表示匿名函数语法,从而使得代码更加简洁和易读。

举个简单例子,可以使用Lambda表达式来实现一个简单的排序方法:

List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie", "David");
Collections.sort(names, (String a, String b) -> a.compareTo(b));

?使用Lambda表达式作为sort方法的参数,这使得排序的逻辑更加清晰和简洁。

2、Stream API:

引入了 Stream API,它提供了一种更加便捷的方式来对集合数据进行操作和处理。通过Stream API,我们可以进行流式的操作,比如过滤、映射、聚合等,从而可以更加方便地进行数据处理。例如,可以使用Stream API来统计一个列表中包含多少个偶数:

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9);
long count = numbers.stream().filter(n -> n % 2 == 0).count();
System.out.println("偶数个数:" + count);

使用了stream方法将列表转换为Stream,并且通过filter方法过滤出偶数,然后使用count方法统计偶数的个数。

3、函数式接口:

Java 8 引入了函数式接口的概念,即只包含一个抽象方法的接口。函数式接口可以与 Lambda 表达式结合使用。通过 @FunctionalInterface 注解可以明确地标识出函数式接口,使得编译器能够及早地发现不符合函数式接口定义的错误。

比如,可以定义一个简单的函数式接口来表示一个操作:

@FunctionalInterface
interface Operation {
    int operate(int a, int b);
}

然后可以使用Lambda表达式来实现这个函数式接口:

Operation add = (a, b) -> a + b;
System.out.println(add.operate(3, 5)); // 输出: 8

函数式接口的引入使得 Java 中的函数式编程更加方便和直观。

4、方法引用:

方法引用允许直接通过方法的名称引用已经存在的方法。

5、接口的默认方法和静态方法:

默认方法:接口中可以包含默认方法,即为接口提供一个默认的实现。这使得在给接口添加新方法时,不会破坏已经存在的实现类。例如,定义一个接口Shape,并在接口中添加一个默认方法来计算面积:

interface Shape {
    double area();
    
    default void printArea() {
        System.out.println("Area: " + area());
    }
}

这样,所有实现Shape接口的类都会自动继承printArea方法,避免了需要修改所有实现类的情况。?

6、新的时间日期API(Date/Time API):

Java 8引入了全新的时间日期API,该API提供了更加灵活和易用的日期时间处理方式,同时修复了旧的Date和Calendar类的很多问题。比如,可以使用新的时间日期API来计算两个日期之间的天数差:

LocalDate startDate = LocalDate.of(2022, 1, 1);
LocalDate endDate = LocalDate.of(2022, 12, 31);
long days = ChronoUnit.DAYS.between(startDate, endDate);
System.out.println("相差天数:" + days);

通过这个例子,可以看到新的时间日期API提供了更加直观和方便的方式来处理日期时间相关的操作。?

7、CompletableFuture:

CompletableFuture 是用于异步编程的一个重要类,在 Java 8 中引入。它提供了一种方便的方式来处理异步操作,并且可以轻松地组合多个异步任务。它提供了更加灵活的 Future 接口。举个例子,我们可以使用 CompletableFuture 来进行异步执行并获取结果:

CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello")
        .thenApply(s -> s + " world")
        .thenApply(String::toUpperCase);
System.out.println(future.get()); // 输出: HELLO WORLD

在这个例子中,首先使用 supplyAsync 方法异步执行一个任务,然后通过 thenApply 方法进行任务链式操作,最终获取到了结果。

8、Optional类:

Java 8引入了Optional类,它提供了一种更加优雅和安全的方式来处理可能为空的值,避免了空指针异常。通过Optional类,我们可以避免使用null,并且在代码中更加明确地表达出某个值可能为空的情况。

举个例子,可以使用Optional类来避免空指针异常:

Optional<String> name = Optional.ofNullable(getName());
System.out.println("名字:" + name.orElse("未知"));

在上面的例子中,如果getName()返回的是空值,那么orElse方法将会提供一个默认值来代替空值。

9、并行数组:

在 Java 8 中,新增了一些便捷的方法来对数组进行并行操作。比如,我们可以使用 parallelPrefix 方法来实现并行计算数组的前缀和

int[] array = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};
Arrays.parallelPrefix(array, (x, y) -> x + y);
System.out.println(Arrays.toString(array)); // 输出: [1, 3, 6, 10, 15, 21, 28, 36, 45, 55]

上面的例子中,使用 parallelPrefix 方法对数组进行了并行操作,计算出了每个位置的前缀和。

以上就是Java 8的一些重要新特性,每一个特性都带来了巨大的改变和提升,可以使得Java代码更加简洁、高效和易读。Java 8 的这些新特性使得 Java 语言在功能上更加丰富和便捷,为开发人员提供了更多的选择和解决方案。通过灵活运用这些特性,可以使得 Java 代码更加高效和易维护。

文章来源:https://blog.csdn.net/qq_43544074/article/details/134998193
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