Java学习苦旅(二十六)——反射,枚举和lamda表达式

2024-01-07 23:12

本文主要是介绍Java学习苦旅(二十六)——反射,枚举和lamda表达式,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

本篇博客将讲解反射,枚举和lamda表达式。

文章目录

  • 反射
    • 定义
    • 用途
    • 反射基本信息
    • 反射相关的类
      • Class类
      • Class类中相关的方法
    • 反射示例
    • 反射的优缺点
      • 优点
      • 缺点
  • 枚举
    • 背景及定义
    • 常用方法
    • 枚举优缺点
      • 优点
      • 缺点
  • Lambda表达式
    • 背景
    • 语法
    • 函数式接口
      • 定义
      • 基本使用
    • 变量捕获
    • Lambda在集合中的使用
      • Collection接口
      • List接口
      • Map接口
    • Lambda表达式的优缺点
      • 优点
      • 缺点
  • 结尾

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(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() {@Overridepublic 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() {@Overridepublic 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。
上一篇博客:Java学习苦旅(二十五)——哈希表
下一篇博客:Java学习苦旅(二十七)——Java中的集合框架

这篇关于Java学习苦旅(二十六)——反射,枚举和lamda表达式的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!


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