一入 Java 深似海 -- S07E01 学习笔记

「一入 Java 深似海 」系列 第七期 Java 元编程

Java 反射

概念

反射通常由需要检查或修改Java虚拟机中运行的应用程序的运行时行为的程序使用。这是一个相对高级的功能，只应由对语言基础有很深了解的开发人员使用。考虑到这一警告，反射是一种强大的技术，可以使应用程序执行原本不可能的操作。

摘录自Reflection – An API that represents (“reflects”) the classes, interfaces, and objects in the current Java Virtual Machine.

更多资料The Java™ Tutorials

以上资料均属于Java平台标准版（Java SE）8中的学习语言 - Java教程学习路径

与 Java教程学习路径 同等级的资料还有 参考 - Java语言和虚拟机规范

反射不是严格意义上的字节码提升…

反射的用途

• 扩展功能

应用程序可以通过使用其完全限定的名称创建可扩展性对象的实例来使用外部用户定义的类。

• 类浏览器和可视化开发环境

一个类浏览器需要能够枚举类的成员。可视化开发环境可以受益于利用反射中可用的类型信息来帮助开发人员编写正确的代码。

• 调试器和测试工具

调试器需要能够检查类的私有成员。测试工具可以利用反射来系统地调用在类上定义的可发现的集合API，以确保测试套件中的代码覆盖率很高。

反思的缺点

• 性能开销

由于反射涉及动态解析的类型，因此无法执行某些Java虚拟机优化。因此，反射操作的性能要比非反射操作慢，因此应该避免在对性能敏感的应用程序中经常调用的代码段中。

java.lang.Class 所有类对象的定义类，同时是所有反射的入口:
- 加载类需要时间和空间开销
- 反射解析也需要时间和空间开销
- 反射的执行需要校验

• 安全限制

反射需要运行时许可，而在安全管理器下运行时可能不存在。对于必须在受限的安全上下文（例如Applet）中运行的代码，这是一个重要的考虑因素。

关于 Java 的安全权限

1. 权限配置文件

{JAVA_HOME}/jre/lib/security/java.security

2. Java Security API

• java.security.Permission
  • java.security.BasicPermission
    • java.lang.reflect.ReflectPermission

java.lang.SecurityManager#checkPermission(java.security.Permission)

• 内部暴露

由于反射允许代码执行在非反射代码中是非法的操作，例如访问private字段和方法，因此使用反射可能会导致意外的副作用，这可能会使代码无法正常工作并可能破坏可移植性。反射代码破坏了抽象，因此可能会随着平台的升级而改变行为。

public static void main(String[] args) throws NoSuchFieldException, IllegalAccessException {String content = "测试内容";// private final char value[];Field valueField = String.class.getDeclaredField("value");valueField.setAccessible(true);//可访问valueField.set(content, "更改内容".toCharArray());System.out.println(content);
}

Java 反射核心组件

1. 类对象
2. 类成员
3. 泛型
4. 动态代理

类对象 Class Objects

• 类 Classes
• 接口 Interfaces
• 枚举 Enums
• 注解 Annotations
• 原生类型 Primitives
• 数组 Arrays
• 集合 Collections

3. 枚举 Enumerations

enum Color { // public enum Color                = public final class Color extends java.lang.EnumRED,     // public static final Color RED    = new Color("RED",1);YELLOW;  // public static final Color YELLOW = new Color("YELLOW",2);
}

javap -v xxx.class

• 字段常量 Constants

• 内建行为 Built-in Behaviors

• 合成的接口 - java.lang.Enum

内建行为
Color.values(); // 虚拟机动态生成的方法

4. 注解

public @interface TestAnnotation { // public interface TestAnnotation extends java.lang.annotation.Annotation}

6. 数组

• 数组大小 Length
• 成员类型 Component Type
• 特殊类型

int[] values = new int[0]; // 数组是 java 对象
values.length; // length 字段是虚拟机提供
// values 成员类型 int.class

类成员 Class Members

• 字段 Fields
• 方法 Methods
• 构造器 Constructors

1. 字段（Fields）

Java 字段两类：类字段 (static )、对象字段

字段（Field）本身是元数据，包含的内容是数据（属性），有称之为状态信息

2. 方法（Methods）

方法是描述对象“行为”的 契约（抽象）或者 实现（具体）

方法唯一约束是方法签名：

• 归属（定义所在）
• 访问修饰符（public ）
• 返回类型（return type）
• 方法名称（method name）
• 方法参数（method parameters）
• 方法异常列表（method throws）

3. 构造器（Constructors）

构造器签名：

• 归属（定义所在）
• 访问修饰符（public）
• 构造器名称（Constructor name = Class Name）
• 构造器参数（method parameters）
• 构造器异常列表（method throws）
• 方法与构造器又归类为可执行对象

4. 修饰符（Modifiers）

java.lang.reflect.Modifier

javax.lang.model.element.Modifier

• 访问性

public protected private

• 属性

static final volatile transient

• 方法

static final synchronized native abstract strictfp

strictfp ： 强制限制浮点数（不同CPU架构），…

泛型

• 泛型信息：泛型参数、泛型父类、泛型接口
• 泛型签名
• 泛型擦写

1. 泛型信息 Generics Info

泛型参数 Parameters

泛型父类 Super Classes

泛型接口 Interfaces

2. 泛型签名

3. 泛型擦写

运行时擦写

static final <T> T[] of(T... values){return values;
}

动态代理

Java 反射 API 应用

Java 中所有类型不一定是对象（Object），然而每种类型都类对象（java.lang.Class）

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