Class 類

• 在 Java 中大部分元素都是對(duì)象（但也有例外，如靜態(tài)成員、基本數(shù)據(jù)類型）；
• 類是 java.lang.Class 類的實(shí)例對(duì)象，這個(gè)對(duì)象稱為該類的類類型；
• Class 類是私有類，不能直接用于創(chuàng)建對(duì)象，只有 JVM 可以訪問(wèn)；
• 通過(guò) Class 可以訪問(wèn)系統(tǒng)為所有對(duì)象維護(hù)運(yùn)行時(shí)的類型標(biāo)識(shí)、從而可以通過(guò)類的類類型創(chuàng)建類的實(shí)例對(duì)象。

對(duì)于一個(gè)普通的類，可以使用 new 創(chuàng)建其對(duì)象

class Foo {
    void print() {
        System.out.println("foo");
    }
}
Foo foo1 = new Foo();

但 Class 類不能直接訪問(wèn)；任何一個(gè)類都是 Class 類的實(shí)例對(duì)象，這個(gè)實(shí)例對(duì)象有三種表達(dá)方式

// 第一種表達(dá)方式，表示任何一個(gè)類都有一個(gè)隱含的靜態(tài)成員變量 class
Class c1 = Foo.class;

// 第二種表達(dá)方式，已經(jīng)知道該類的對(duì)象通過(guò) getClass 方法
Class c2 = foo1.getClass();

// c1、c2 表示了 Foo 類的類類型（class type）
System.out.println(c1 == c2);

// 第三種表達(dá)方式
Class c3 = null;
c3 = Class.forName("com.ywh.reflect.Foo");
System.out.println(c2 == c3);

“可以通過(guò)類的類類型創(chuàng)建類的實(shí)例對(duì)象”，指的是在這里可以通過(guò) c1，c2，c3 創(chuàng)建 Foo 的實(shí)例

try {
    Foo foo = (Foo) c1.newInstance();    // 需要在類中定義無(wú)參數(shù)的構(gòu)造方法，否則會(huì)拋出異常
    foo.print();
} catch (InstantiationException e) {
    e.printStackTrace();
} catch (IllegalAccessException e) {
    e.printStackTrace();
}

動(dòng)態(tài)加載與靜態(tài)加載

Class.forName("com.ywh.reflect.Foo")

• 表示類的類類型，同時(shí)代表動(dòng)態(tài)加載類；
• 編譯時(shí)加載類（使用 new 創(chuàng)建對(duì)象，類不存在時(shí)編譯無(wú)法通過(guò)）是靜態(tài)加載類，運(yùn)行時(shí)加載類是動(dòng)態(tài)加載類。

靜態(tài)加載類

要求所有工具類都寫(xiě)在 Office 類中，耦合度高（Excel 不存在，Word 也不可用，因?yàn)闊o(wú)法通過(guò)編譯）。

class Office {
    public static void main(String[] args) {
        if ("Word".equals(args[0])) {
            Word w = new Word();
            w.start();
        }
        else if ("Excel".equals(args[0])) {
            Excel e = new Excel();
            e.start();
        }
    }
}

動(dòng)態(tài)加載類

• Word 和 Excel 繼承標(biāo)準(zhǔn)接口，在動(dòng)態(tài)加載時(shí)代替必須指定其中的某個(gè)類型的強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換；
• 當(dāng)需要擴(kuò)展工具時(shí)，只需要添加符合標(biāo)準(zhǔn)（繼承接口）的工具類，不需要再修改 Office 類；

// Word 和 Excel 的共同標(biāo)準(zhǔn)接口
interface OfficeAble {
    public void start();
}

class Office {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            Class c = Class.forName(args[0]);
            OfficeAble oa = (OfficeAble) c.newInstance();
        }
        catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

編譯、運(yùn)行

javac Office.java
java Office Word

獲取類的信息

其他類型（基本數(shù)據(jù)類型、關(guān)鍵字等）都存在類類型

Class c1 = int.class;    // int 的類類型
Class c2 = String.class;    // String 類的類類型，相當(dāng)于 String 類字節(jié)碼
Class c3 = double.class;
Class c4 = Double.class;
Class c5 = void.class;    // package 沒(méi)有，因?yàn)椴皇窃陬愔新暶鞯?
System.out.println(c1.getName());
System.out.println(c2.getName());
System.out.println(c2.getSimpleName());    // 不包含包名的類的名稱
System.out.println(c5.getName());

對(duì)于一個(gè)類，Method 存放類的方法對(duì)象，Field 存放類的成員對(duì)象。

獲取類方法的信息

public static void printClassMethodMessage(Object obj) {
    // 首先要獲取類的類類型
    Class c = obj.getClass();    // 傳遞的是哪個(gè)子類的對(duì)象，c 就是該子類的類類型
    System.out.println("類的名稱是:" + c.getName());    // 獲取類的名稱

    Method[] ms = c.getMethods();    // 獲取所有有 public 方法，包括父類繼承而來(lái)的
    // c.getDeclaredMethods() 獲取的是所有該類自己聲明的方法
    for (int i = 0; i < ms.length; i++) {
        Class returnType = ms[i].getReturnType();    // 得到方法的返回值類型的類類型
        System.out.print(returnType.getName() + " ");
        System.out.print(ms[i].getName() + "(");    // 得到方法的名稱
        Class[] paramTypes = ms[i].getParameterTypes();    // 獲取參數(shù)類型，即參數(shù)列表的類型的類類型
        for (Class class1 : paramTypes) {
            System.out.print(class1.getName() + ",");
        }
        System.out.println(")");
    }
}

獲取類成員的信息

• 成員變量也是對(duì)象（java.lang.reflect.Field 的對(duì)象）；
• 其中 Field 類封裝了關(guān)于成員變量的操作。

public static void printFieldMessage(Object obj) {
    Class c = obj.getClass();
    // Field[] fs = c.getFields();    // 獲取所有的public的成員變量的信息
    Field[] fs = c.getDeclaredFields();    // 獲取該類自己聲明的成員變量的信息
    for (Field field : fs) {
        Class fieldType = field.getType();    // 得到成員變量的類型的類類型
        String typeName = fieldType.getName();
        String fieldName = field.getName();    // 得到成員變量的名稱
        System.out.println(typeName + " " + fieldName);
    }
}

獲取類構(gòu)造方法的信息

• 構(gòu)造方法也是對(duì)象（java.lang.Constructor 的對(duì)象）

public static void printConMessage(Object obj) {
    Class c = obj.getClass();
    // Constructor[] cs = c.getConstructors();    // 獲取所有的public的構(gòu)造函數(shù)
    Constructor[] cs = c.getDeclaredConstructors();    // 得到所有的構(gòu)造函數(shù)
    for (Constructor constructor : cs) {
        System.out.print(constructor.getName() + "(");
        Class[] paramTypes = constructor.getParameterTypes();    // 獲取構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)列表（參數(shù)列表的類類型）
        for (Class class1 : paramTypes) {
            System.out.print(class1.getName() + ",");
        }
        System.out.println(")");
    }
}

反射的基本操作

• 方法由名稱、參數(shù)列表決定；
• 使用方法對(duì)象的 invoke(對(duì)象, 參數(shù)列表) 方法來(lái)實(shí)現(xiàn)反射操作。

對(duì)于一個(gè)普通類

class A {
    public void print() {
        System.out.println("helloworld");
    }

    public void print(int a, int b) {
        System.out.println(a + b);
    }

    public void print(String a, String b) {
        System.out.println(a.toUpperCase() + "," + b.toLowerCase());
    }
}

執(zhí)行反射操作

• 先獲取類的類類型；
• 由名稱、參數(shù)列表決定獲取的方法；
• 使用方法對(duì)象來(lái)調(diào)用方法。

try {
    A a1 = new A();
    Class c = a1.getClass();
    
    // 獲取 a1 中，名稱為 “print”、第一個(gè)參數(shù)類型為 “int”、第二個(gè)參數(shù)類型為 “int” 的方法并調(diào)用
    Method m0 = c.getMethod("print", int.class, int.class);
    Object o = m0.invoke(a1, 10, 20);    // 等價(jià)于a1.print(10, 20)
    
    Method m1 = c.getMethod("print", String.class, String.class);
    o = m1.invoke(a1, "hello", "WORLD");
    
    Method m2 = c.getMethod("print");
    m2.invoke(a1);

} catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
}

反射是常用于系統(tǒng)程序中的技術(shù)，但由于把程序邏輯插入到運(yùn)行時(shí)、繞過(guò)了編譯器的判斷，從而讓編譯器無(wú)法幫助發(fā)現(xiàn)程序中的錯(cuò)誤，很可能在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)預(yù)期以外的錯(cuò)誤而難以解決，因此不應(yīng)在應(yīng)用程序中過(guò)多使用反射。

泛型的本質(zhì)

Java 中的集合常使用泛型來(lái)防止錯(cuò)誤輸入（不能放入類型不兼容的元素）：

ArrayList list1 = new ArrayList();
ArrayList<String> list2 = new ArrayList<>();
list2.add("hello");
// list2.add(1);

但在以上兩個(gè)集合中，其類類型是相等的

Class c1 = list1.getClass();
Class c2 = list2.getClass();
System.out.println(c1 == c2);

由于反射的操作都是編譯后的操作，c1 == c2 返回 true 表明編譯之后集合是去泛型化的（編譯之后沒(méi)有泛型），所以泛型只在編譯階段有效，繞過(guò)編譯就無(wú)效了。

實(shí)例：通過(guò)方法反射操作繞過(guò)編譯

try {
    Method m = c2.getMethod("add", Object.class);
    m.invoke(list1, 20);    // 繞過(guò)編譯操作，給 String 集合添加 int 類型
    System.out.println(list1.size());
    System.out.println(list1);
//  for (String string : list1) {
//      System.out.println(string);
//  }   //現(xiàn)在不能這樣遍歷，會(huì)報(bào)類型錯(cuò)誤
} catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
}