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原來(lái)我一直將java當(dāng)做不用delete的c++來(lái)用，但是最近在工作上遇到一些問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)這樣的做法不管用，因?yàn)楣ぷ魃嫌龅降膉ava代碼采用了很多框架，例如spring boot之類。當(dāng)我想深入了解這些框架的設(shè)計(jì)原理時(shí)發(fā)現(xiàn)，如果不了解java的高級(jí)語(yǔ)法特性，這些框架的設(shè)計(jì)思維或運(yùn)行方式根本就無(wú)法理解。

后來(lái)稍微調(diào)查一下發(fā)現(xiàn)，自從java8之后，java的語(yǔ)法發(fā)生了巨大的變化，代碼的設(shè)計(jì)模式也不再像以前“不用delete的c++”，參照原來(lái)c++的思維去解讀java代碼已經(jīng)行不通了，于是重新學(xué)習(xí)，順便在學(xué)習(xí)和思考中做一些總結(jié)輸出。

java新增語(yǔ)法特征中，有較為抽象的一部分叫反射，其實(shí)說(shuō)白了就是用程序來(lái)控制程序。java將一切概念都包含在類中，于是對(duì)應(yīng)每一個(gè)具體類，語(yǔ)言體系還為特定的具體類生成了描述其特性的抽象類，例如我們定義了如下一個(gè)類：

static public class HelloWorld { 
    public void sayHelloWorld1(String s) { 
           System.out.println("say hello world 1!: " + s); 
       } 
 
       public void sayHelloWorld2(int i) { 
           System.out.println("say hello world 2: " + i); 
       } 
 
       protected  void sayHelloWorld3() { 
           System.out.println("say hello world3"); 
       } 
 
       private void sayHelloworld4() { 
           System.out.println("say hello world4"); 
       } 
 
       public String field1 = "hello"; 
       protected int field2 = 1; 
       private int field3 = 2; 
 
   } 

這個(gè)類里面有公有，保護(hù)，私有等幾個(gè)方法，虛擬機(jī)在為這個(gè)類生成字節(jié)碼時(shí)，還構(gòu)建了另一個(gè)類，用于描述這個(gè)類的類，可以稱為它的源類，后者用來(lái)描述前者在編程語(yǔ)言上的特性，例如它包含了哪些方法，這些方法對(duì)應(yīng)的參數(shù)，返回值，公有私有等，如果把一個(gè)類比作人，那么反射其實(shí)就是x光掃描，它把你內(nèi)外的具體細(xì)節(jié)都暴露出來(lái)，我們看看怎么用反射來(lái)解讀上面定義的類：

public static void manipulateHelloWorldClass(Object obj) { 
        Class cls = obj.getClass(); 
        //打印出類對(duì)象對(duì)應(yīng)的類名 
        System.out.println("object class name: " + cls.getName()); 
        //返回實(shí)例對(duì)應(yīng)的類所聲明的所有函數(shù) 
        Method[] methods = cls.getDeclaredMethods(); 
        for (Method method : methods) { 
            System.out.println("delcared method name: " +  method.getName()); 
        } 
    } 
 
    public static void main(String[] args) { 
        HelloWorld helloWorld = new HelloWorld(); 
        manipulateHelloWorldClass(helloWorld); 
    } 

上面代碼運(yùn)行后輸出結(jié)果如下：

可以看到，代碼打印出helloword實(shí)例對(duì)象在編程語(yǔ)言上的信息，例如上面代碼就打印出它對(duì)應(yīng)類的名字，都有哪些方法等等，在Java語(yǔ)言中Class類也叫原類，它用來(lái)解析所有實(shí)例對(duì)應(yīng)類在編程語(yǔ)法上的信息，每個(gè)實(shí)例對(duì)應(yīng)的類都能得到一個(gè)Class類對(duì)應(yīng)的實(shí)例，就像代碼中那樣，這個(gè)實(shí)例能夠查詢對(duì)應(yīng)類有哪些方法，定義了哪些字段.

代碼中調(diào)用了getDeclaredMethods來(lái)獲得實(shí)例所對(duì)應(yīng)類在定義時(shí)聲明的所有方法，Class類還有一個(gè)方法叫g(shù)etMethods，它返回實(shí)例對(duì)應(yīng)類自己在定義時(shí)所聲明的公有方法，以及繼承過(guò)來(lái)的所有公有方法。

反射機(jī)制一個(gè)很重要的作用就是能夠查詢給定實(shí)例是否有特定接口，然后調(diào)用相關(guān)接口，代碼如下：

public static void callMethod(Object obj) { 
        Class cls = obj.getClass(); 
        try { 
            Method method = cls.getMethod("sayHelloWorld1", new Class[] {String.class}); 
            method.invoke(obj, new Object[]{"hello world"}); 
            method = cls.getMethod("sayHelloWorld2", new Class[] {int.class}); 
            method.invoke(obj, new Object[]{new Integer(123)}); 
        } catch(NoSuchMethodException e) { 
            e.printStackTrace();; 
        } catch (IllegalAccessException e) { 
            throw new IllegalArgumentException("Insufficient access permissions to call" 
                    + "setColor(:Color) in class " + cls.getName()); 
        } catch (InvocationTargetException ex) { 
            throw new RuntimeException(ex); 
        } 
 
    } 
 
    public static void main(String[] args) { 
        HelloWorld helloWorld = new HelloWorld(); 
      //  manipulateHelloWorldClass(helloWorld); 
        callMethod(helloWorld); 
    } 

上面代碼執(zhí)行后結(jié)果如下所示：

我們可以體會(huì)到，c++是不會(huì)有這種特性的，java由于具備了這種反射機(jī)制，使得它能夠用來(lái)開發(fā)很多框架，在java世界里形形色色的框架特別多，這跟它在語(yǔ)法上支持反射不無(wú)關(guān)系，類似spring boot這些java程序員絕對(duì)必須要掌握的框架，它的設(shè)計(jì)就大量使用了反射機(jī)制。

使用反射功能還可以很好的實(shí)現(xiàn)類實(shí)例的序列化，當(dāng)我們想要將一個(gè)類實(shí)例的信息從內(nèi)存存儲(chǔ)到硬盤時(shí)，我們就需要將類實(shí)例當(dāng)前內(nèi)部各個(gè)字段的信息存儲(chǔ)到文件里，以后需要的時(shí)候再?gòu)奈募凶x出，然后利用讀到的數(shù)據(jù)重新把類的實(shí)例new出來(lái)，因此實(shí)現(xiàn)序列化第一步就是要獲得類實(shí)例所有字段的數(shù)據(jù)，相應(yīng)代碼如下：

import java.lang.reflect.*; 
import java.util.*; 
 
public class Serializer { 
    public static Field[] getInstanceVariable(Object obj) { 
        Class cls = obj.getClass(); 
        List accumFields = new LinkedList(); 
        while (cls != null) { 
            //獲得實(shí)例對(duì)應(yīng)類所聲明的全部字段 
            Field[] fields = cls.getDeclaredFields(); 
            for (Field field : fields) { 
                accumFields.add(field); //將字段對(duì)應(yīng)的元類對(duì)象存儲(chǔ)起來(lái) 
            } 
 
            cls = cls.getSuperclass(); //獲得父類對(duì)象 
        } 
    } 
} 

代碼中要注意到，實(shí)例化一個(gè)類實(shí)例時(shí)，還需要考慮這個(gè)類的繼承關(guān)系，如果它有父類的話，我們還需要取得其父類的字段對(duì)應(yīng)的信息，所以代碼中使用getSupperclass方法獲得實(shí)例對(duì)應(yīng)類的父類的源類對(duì)象。

前面代碼中我們看到，F(xiàn)ield類對(duì)應(yīng)的getModifier能返回字段的修飾屬性，也就是字段是public, private, protected , static, native等等，它返回的是一個(gè)2的指數(shù)冪數(shù)值，實(shí)際上它對(duì)應(yīng)一個(gè)16比特位數(shù)值，當(dāng)字段屬于哪種情況，就在相應(yīng)的比特位上設(shè)置為1，因?yàn)樽侄蔚膶傩钥偣灿?6種，因此getModifier返回一個(gè)2字節(jié)的整數(shù)。

得到這個(gè)數(shù)值后，我們?cè)僬{(diào)用一系列方法獲得其屬性，例如isPublic返回字段是否是public類型，isPrivate返回字段是否為private類型等。由于我們?cè)谛蛄谢粋€(gè)實(shí)例時(shí)，不用關(guān)注那些靜態(tài)變量，因?yàn)殪o態(tài)變量的值是寫死的，因此需要對(duì)上面的代碼進(jìn)行修改，忽略掉那些被static修飾的字段:

import java.lang.reflect.*; 
import java.util.*; 
 
public class Serializer { 
    public static Field[] getInstanceVariable(Object obj) { 
        Class cls = obj.getClass(); 
        List accumFields = new LinkedList(); 
        while (cls != null) { 
            //獲得實(shí)例對(duì)應(yīng)類所聲明的全部字段 
            Field[] fields = cls.getDeclaredFields(); 
            for (Field field : fields) { 
                //確保字段不是static類型 
                if(!Modifier.isStatic(field.getModifiers())) { 
                    accumFields.add(field); 
                } 
            } 
 
            cls = cls.getSuperclass(); //獲得父類對(duì)象 
        } 
 
        Field[] retvalue = new Field[accumFields.size()]; 
        return (Field[])accumFields.toArray(retvalue); 
    } 
} 

這里還有很多問(wèn)題需要考慮，例如序列化實(shí)例時(shí)，我們需要獲取類實(shí)例里面字段的值，但是如果字段屬性是private或者protected時(shí)，我們就不能直接從類實(shí)例中讀取字段內(nèi)容，同時(shí)如果字段對(duì)應(yīng)的是數(shù)組類型，那么我們還得采取特定的處理方法，為了防止文章長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)令人看不下去，我們把這些內(nèi)容總結(jié)再下一篇。