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分类: Java

2008-04-05 11:16:32

 

摘要

Reflection Java被视为动态(或准动态)语言的一个关键性质。这个机制允许程序在运行时透过Reflection APIs取得任何一个已知名称的class的内部信息,包括其modifiers(诸如public, static 等等)、superclass(例如Object)、实现之interfaces(例如Cloneable),也包括fieldsmethods的所有信息,并可于运行时改变fields内容或唤起methods。本文借由实例,大面积示范Reflection APIs

 

 

    Java有着一个非常突出的动态相关机制:Reflection。这个字的意思是反射、映象、倒影,用在Java身上指的是我们可以于运行时加载、探知、使用编译期间完全未知的classes。换句话说,Java程序可以加载一个运行时才得知名称的class,获悉其完整构造(但不包括methods定义),并生成其对象实体、或对其fields设值、或唤起其methods1。这种看透class的能力(the ability of the program to examine itself)被称为introspection内省、内观、反省)。Reflectionintrospection是常被并提的两个术语。

 

Java如何能够做出上述的动态特性呢?这是一个深远话题,本文对此只简单介绍一些概念。整个篇幅最主要还是介绍Reflection APIs,也就是让读者知道如何探索class的结构、如何对某个运行时才获知名称的class生成一份实体、为其fields设值、调用其methods。本文将谈到java.lang.Class,以及java.lang.reflect中的MethodFieldConstructor等等classes

 

Classclass

众所周知Java有个Object class,是所有Java classes的继承根源,其内声明了数个应该在所有Java class中被改写的methodshashCode()equals()clone()toString()getClass()等。其中getClass()返回一个Class object

 

Class class十分特殊。它和一般classes一样继承自Object,其实体用以表达Java程序运行时的classesinterfaces,也用来表达enumarrayprimitive Java typesboolean, byte, char, short, int, long, float, double)以及关键词void。当一个class被加载,或当加载器(class loader)的defineClass()JVM调用,JVM 便自动产生一个Class object。如果您想借由修改Java标准库源码来观察Class object的实际生成时机(例如在Classconstructor内添加一个println()),不能够!因为Class并没有public constructor(见1)。本文最后我会拨一小块篇幅顺带谈谈Java标准库源码的改动办法。

 

ClassReflection故事起源。针对任何您想探勘的class,唯有先为它产生一个Class object,接下来才能经由后者唤起为数十多个的Reflection APIs。这些APIs将在稍后的探险活动中一一亮相。

 

#001 public final

#002 class Class implements java.io.Serializable,

#003 java.lang.reflect.GenericDeclaration,

#004 java.lang.reflect.Type,

#005 java.lang.reflect.AnnotatedElement {

#006    private Class() {}

#007    public String toString() {

#008        return ( isInterface() ? "interface " :

#009        (isPrimitive() ? "" : "class "))

#010    + getName();

#011 }

...

1Class class片段。注意它的private empty ctor,意指不允许任何人经由编程方式产生Class object。是的,其object 只能由JVM 产生。

 

Class object的取得途径

Java允许我们从多种管道为一个class生成对应的Class object2是一份整理。

Class object 诞生管道

示例

运用getClass()

注:每个class 都有此函数

String str = "abc";

Class c1 = str.getClass();

运用

Class.getSuperclass()2

Button b = new Button();

Class c1 = b.getClass();

Class c2 = c1.getSuperclass();

运用static method

Class.forName()

(最常被使用)

Class c1 = Class.forName ("java.lang.String");

Class c2 = Class.forName ("java.awt.Button");

Class c3 = Class.forName ("java.util.LinkedList$Entry");

Class c4 = Class.forName ("I");

Class c5 = Class.forName ("[I");

运用

.class 语法

Class c1 = String.class;

Class c2 = java.awt.Button.class;

Class c3 = Main.InnerClass.class;

Class c4 = int.class;

Class c5 = int[].class;

运用

primitive wrapper classes

TYPE 语法

 

Class c1 = Boolean.TYPE;

Class c2 = Byte.TYPE;

Class c3 = Character.TYPE;

Class c4 = Short.TYPE;

Class c5 = Integer.TYPE;

Class c6 = Long.TYPE;

Class c7 = Float.TYPE;

Class c8 = Double.TYPE;

Class c9 = Void.TYPE;

2Java 允许多种管道生成Class object

 

Java classes 组成分析

首先容我以3java.util.LinkedList为例,将Java class的定义大卸八块,每一块分别对应4所示的Reflection API5则是“获得class各区块信息”的程序示例及执行结果,它们都取自本文示例程序的对应片段。

 

package java.util;                      //(1)

import java.lang.*;                     //(2)

public class LinkedList<E>              //(3)(4)(5)

extends AbstractSequentialList       //(6)

implements List, Queue,

Cloneable, java.io.Serializable         //(7)

{

private static class Entry { }//(8)

public LinkedList() { }           //(9)

public LinkedList(Collection c) { }

public E getFirst() { }           //(10)

public E getLast() { }

private transient Entry header = ;  //(11)

private transient int size = 0;

}

3:将一个Java class 大卸八块,每块相应于一个或一组Reflection APIs(图4)。

 

Java classes 各成份所对应的Reflection APIs

3的各个Java class成份,分别对应于4Reflection API,其中出现的PackageMethodConstructorField等等classes,都定义于java.lang.reflect

Java class 内部模块(参见3

Java class 内部模块说明

相应之Reflection API,多半为Class methods

返回值类型(return type)

(1) package

class隶属哪个package

getPackage()

Package

(2) import

class导入哪些classes

无直接对应之API

解决办法见5-2

 

(3) modifier

class(或methods, fields)的属性

 

int getModifiers()

Modifier.toString(int)

Modifier.isInterface(int)

int

String

bool

(4) class name or interface name

class/interface

名称getName()

String

(5) type parameters

参数化类型的名称

getTypeParameters()

TypeVariable []

(6) base class

base class(只可能一个)

getSuperClass()

Class

(7) implemented interfaces

实现有哪些interfaces

getInterfaces()

Class[]

 

(8) inner classes

内部classes

getDeclaredClasses()

Class[]

(8') outer class

如果我们观察的class 本身是inner classes,那么相对它就会有个outer class

getDeclaringClass()

Class

(9) constructors

构造函数getDeclaredConstructors()

不论 public private 或其它access level,皆可获得。另有功能近似之取得函数。

Constructor[]

(10) methods

操作函数getDeclaredMethods()

不论 public private 或其它access level,皆可获得。另有功能近似之取得函数。

Method[]

(11) fields

字段(成员变量)

getDeclaredFields()不论 public private 或其它access level,皆可获得。另有功能近似之取得函数。

Field[]

4Java class大卸八块后(如图3),每一块所对应的Reflection API。本表并非

Reflection APIs 的全部。

 

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