Java中的反射,枚举及lambda表达式的使用详解

目录

• 一、反射
• 1.1定义
• 1.2用途
• 1.3反射基本信息
• 1.4与反射相关的类
• 1.5Class类(反射机制的起源)
• 1.6Class类中的相关方法
• 1.7获得Class对象的三种方式
• 1.8反射的使用
• 1.9反射优点和缺点
• 二、枚举
• 2.1Enum类的常用方法
• 2.2枚举的优点和缺点
• 三、Lambda表达式
• 3.1Lambda表达式的语法及基本使用
• 3.2函数式接口
• 3.3变量捕获
• 总结

一、反射

1.1 定义

Java的反射（reflection）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（reflection）机制。

1.2 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，需要创建哪些Bean，spring就动态的创建这些类。

1.3 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 = newStudent();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。

1.4 与反射相关的类

1.5 Class类(反射机制的起源 )

Class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，每个类文件就最终变成了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 .

1.6 Class类中的相关方法

常用获得类相关的方法：

常用获得类中属性相关的方法(以下方法返回值为Field相关)

获得类中注解相关的方法：

获得类中构造器相关的方法（以下方法返回值为Constructor相关）

1.7 获得Class对象的三种方式

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。

代码示例：

本节代码均在一个包下面。

package reflectTest;
class Student{
    //私有属性name
    private String name = "bit";
    //公有属性age
    public int age = 18;
    //不带参数的构造方法
    public Student(){
        System.out.println("Student()");
    }
    private Student(String name,int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        System.out.println("Student(String,name)");
    }
    private void eat(){
        System.out.println("i am eat");
    }
    public void sleep(){
        System.out.println("i am pig");
    }
    private void function(String str) {
        System.out.println(str);
    } @
            Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}
public class test01 {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            //通过 Class 对象的 forName() 静态方法来获取，用的最多，
            //但可能抛出 ClassNotFoundException 异常
            Class<?> c1 = Class.forName("reflectTest.Student");
            //直接通过 类名.class 的方式得到,该方法最为安全可靠，程序性能更高
            //这说明任何一个类都有一个隐含的静态成员变量 class
            Class<?> c2 = Student.class;
            //通过getClass获取Class对象
            Student student = new Student();
            Class<?> c3 = student.getClass();

            System.out.println(c1.equals(c2));
            System.out.println(c1.equals(c3));
            System.out.println(c2.equals(c3));
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

输出结果：

1.8 反射的使用

package reflectTest;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
/**
 * 通过class类的newInstance方法获取类的实例
 */
public class ReflectClassDemo {
   public static void reflectNewInstance(){
       try {
           //获得Class对象
           Class<?> c1 = Class.forName("reflectTest.Student");
           //创建类的实例
           Student student = (Student) c1.newInstance();
           System.out.println(student);
       } catch (ClassNotFoundException e) {
           e.printStackTrace();
       } catch (IllegalAccessException e) {
           e.printStackTrace();
       } catch (InstantiationException e) {
           e.printStackTrace();
       }
   }
    /**
     * 反射私有的构造方法
     */
    public static void reflectPrivateConstructor() {
        try {
            Class<?> c1 = Class.forName("reflectTest.Student");
            //构造方法
            Constructor<?> constructor =  c1.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);
            //设置为true后可修改访问权限
            constructor.setAccessible(true);
            Student student = (Student) constructor.newInstance("world",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();
        }
    }

    /**
     * 反射私有属性
     */
    public static void reflectPrivateField() {
        try {
            Class<?> c1 = Class.forName("reflectTest.Student");
            Student student = (Student) c1.newInstance();
            Field field =  c1.getDeclaredField("name");
            field.setAccessible(true);
            field.set(student,"zhang");
            System.out.println(student);
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InstantiationException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (NoSuchFieldException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    // 反射私有方法
    public static void reflectPrivateMethod() {
        try {
            Class<?> c1 = Class.forName("reflectTest.Student");
            Student student = (Student) c1.newInstance();
           Method method = c1.getDeclaredMethod("function",String.class);
           method.setAccessible(true);
           method.invoke(student,"我是私有的方法的参数");
        } 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();
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
//        reflectNewInstance();
//        reflectPrivateConstructor();
//        reflectPrivateField();
        reflectPrivateMethod();
    }
}

1.9 反射优点和缺点

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 。

二、枚举

枚举的主要用途是：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。

代码示例：

package enumTest;
public enum test01 {
    RED,BLACK,GREEN,WHITE;
    public static void main(String[] args) {
//        System.out.println(test01.BLACK);
//        System.out.println(BLACK);
        test01 te = test01.BLACK;
        switch (te) {
            case RED:
                System.out.println("red");
                break;
            case BLACK:
                System.out.println("black");
                break;
            case WHITE:
                System.out.println("white");
                break;
            case GREEN:
                System.out.println("green");
                break;
            default:
                break;
        }
    }
}

输出结果：

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。

2.1 Enum 类的常用方法

values()代码示例 ：

public enum test01 {
    RED,BLACK,GREEN,WHITE;
    public static void main(String[] args) {
        test01[] te = test01.values();
        for (int i = 0; i < te.length; i++) {
            System.out.println(te[i]);
        }
     }
  }

输出结果：

ordinal() 代码示例：

public enum test01 {
    RED,BLACK,GREEN,WHITE;
    public static void main(String[] args) {
        test01[] te = test01.values();
        for (int i = 0; i < te.length; i++) {
            System.out.println(te[i] + " --> " + te[i].ordinal());
        }
     }
  }

输出结果：

valueOf() 、compareTo() 代码示例：

public enum test01 {
    RED,BLACK,GREEN,WHITE;

    public static void main(String[] args) {
        //把字符串变成对应的枚举对象
        test01 te = test01.valueOf("RED");
        System.out.println(te);
        System.out.println(RED.compareTo(GREEN));//-2
        System.out.println(BLACK.compareTo(RED));//1
    }
  }

输出结果：

枚举的构造方法默认是私有的

public enum test01 {
    //枚举对象
    RED("red",1),BLACK(),GREEN(),WHITE();
    public String color;
    public int ordinal;
//private 加或者不加其都是私有的
   test01(String color, int ordinal) {
        this.color = color;
        this.ordinal = ordinal;
    }
    //无参构造
    test01(){
    }
}

2.2 枚举的优点和缺点

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。

缺点：

1.不可继承，无法扩展。

• 枚举非常安全，不能通过反射，拿到实例对象。
• 枚举本身就是一个类，其构造方法默认为私有的，且都是默认继承于 java.lang.Enum
• 枚举可以避免反射和序列化问题

三、Lambda 表达式

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）。

3.1 Lambda表达式的语法及基本使用

基本语法: (parameters) -> expression 或 (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反回，这里的代码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返回。

// 1. 不需要参数,返回值为 2
() -> 2
// 2. 接收一个参数(数字类型),返回其2倍的值
x -> 2 * x
// 3. 接受2个参数(数字),并返回他们的和
(x, y) -> x + y
// 4. 接收2个int型整数,返回他们的乘积
(int x, int y) -> x * y
// 5. 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)

代码示例：

package lambdaTest;
@FunctionalInterface
//函数式接口
interface NoParameterNoReturn {
    //注意：只能有一个方法
    void test();
}
//无返回值一个参数
@FunctionalInterface
interface OneParameterNoReturn {
    void test(int a);
}
//无返回值多个参数
@FunctionalInterface
interface MoreParameterNoReturn {
    void test(int a,int b);
}
//有返回值无参数
@FunctionalInterface
interface NoParameterReturn {
    int test();
}
//有返回值一个参数
@FunctionalInterface
interface OneParameterReturn {
    int test(int a);
}
//有返回值多参数
@FunctionalInterface
interface MoreParameterReturn {
    int test(int a,int b);
}
public class test01 {
    public static void main(String[] args) {
        // {} return 可以省略
        NoParameterReturn noParameterReturn = ()->{return 10;};
        int ret = noParameterReturn.test();
        System.out.println(ret);//10
        //()可以省略
        OneParameterReturn oneParameterReturn = (a) -> a;
        System.out.println(oneParameterReturn.test(10));//10
        MoreParameterReturn moreParameterReturn = (a,b) -> a+b;
        System.out.println(moreParameterReturn.test(1,2));//3
    }
    public static void main3(String[] args) {
        //()  {}  可省略
        OneParameterNoReturn oneParameterNoReturn = (a)-> System.out.println(a);
        oneParameterNoReturn.test(10);//10
        //int类型可以省略
        MoreParameterNoReturn moreParameterNoReturn = (a,b)-> System.out.println(a+b);
        moreParameterNoReturn.test(10,20);//30
    }
    public static void main2(String[] args) {
        NoParameterNoReturn noParameterNoReturn = () -> System.out.println("重写方法");
        noParameterNoReturn.test();
    }
    public static void main1(String[] args) {
        NoParameterNoReturn noParameterNoReturn =  new NoParameterNoReturn(){
            public void test(){
                System.out.println("重写方法");
            }
        };
        noParameterNoReturn.test();
    }
}

3.2 函数式接口

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。

代码示例：

@FunctionalInterface
//函数式接口
interface NoParameterNoReturn {
    //注意：只能有一个方法
    void test();
}
public static void main1(String[] args) {
        NoParameterNoReturn noParameterNoReturn =  new NoParameterNoReturn(){
            public void test(){
                System.out.println("重写方法");
            }
        };
        noParameterNoReturn.test();
    }
}

3.3 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。

package lambdaTest;
class Test {
    public void func(){
        System.out.println("func()");
    }
}
        public class test02 {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 100;
        new Test(){
            @Override
            public void func() {
                System.out.println("我是内部类，且重写了func这个方法！");
                System.out.println("捕获遍历" + a);//能捕获到的变量，要么是常量，要么未发生改变过。
            }
        };
    }
}

Lambda表达式的优点很明显，在代码层次上来说，使代码变得非常的简洁。缺点也很明显，代码不易读。

优点：

代码简洁，开发迅速；方便函数式编程；非常容易进行并行计算；Java 引入 Lambda，改善了集合操作；

缺点：

代码可读性变差；在非并行计算中，很多计算未必有传统的 for 性能要高；不容易进行调试；

总结

本篇文章就到这里了，希望能够给你带来帮助，也希望您能够多多关注我们的更多内容!