java反射机制详解

Python011

java反射机制详解,第1张

反射就是把Java的各种成分映射成相应的Java类。

Class类的构造方法是private,由JVM创建。

反射是java语言的一个特性,它允程序在运行时(注意不是编译的时候)来进行自我检查并且对内部的成员进行操作。例如它允许一个java的类获取他所有的成员变量和方法并且显示出来。Java 的这一能力在实际应用中也许用得不是很多,但是在其它的程序设计语言中根本就不存在这一特性。例如,Pascal、C 或者 C++ 中就没有办法在程序中获得函数定义相关的信息。(来自Sun)

JavaBean 是 reflection 的实际应用之一,它能让一些工具可视化的操作软件组件。这些工具通过 reflection 动态的载入并取得 Java 组件(类) 的属性。

反射是从1.2就有的,后面的三大框架都会用到反射机制,涉及到类"Class",无法直接new CLass(),其对象是内存里的一份字节码.

Class 类的实例表示正在运行的 Java 应用程序中的类和接口。枚举是一种类,注释是一种接口。每个数组属于被映射为 Class 对象的一个类,所有具有相同元素类型和维数的数组都共享该 Class 对象。

基本的 Java类型(boolean、byte、char、short、int、long、float 和 double)和关键字 void 也表示为 Class 对象。Class 没有公共构造方法。

Class 对象是在加载类时由 Java 虚拟机以及通过调用类加载器中的 defineClass 方法自动构造的。

Person p1 = new Person()

//下面的这三种方式都可以得到字节码

CLass c1 = Date.class()

p1.getClass()

//若存在则加载,否则新建,往往使用第三种,类的名字在写源程序时不需要知道,到运行时再传递过来

Class.forName("java.lang.String")

Class.forName()字节码已经加载到java虚拟机中,去得到字节码;java虚拟机中还没有生成字节码 用类加载器进行加载,加载的字节码缓冲到虚拟机中。 

另外,大家可以关注微信公众号Java技术栈回复:JVM,获取我整理的系列JVM教程,都是干货。

考虑下面这个简单的例子,让我们看看 reflection 是如何工作的。

import java.lang.reflect.*

public class DumpMethods {

public static void main(String args[]) {

try {

Class c = Class.forName("java.util.Stack")

Method m[] = c.getDeclaredMethods()

for (int i = 0i <m.lengthi++)

System.out.println(m[i].toString())

}

catch (Throwable e){

System.err.println(e)

}

}

}

public synchronized java.lang.Object java.util.Stack.pop()

public java.lang.Object java.util.Stack.push(java.lang.Object)

public boolean java.util.Stack.empty()

public synchronized java.lang.Object java.util.Stack.peek()

public synchronized int java.util.Stack.search(java.lang.Object)

这样就列出了java.util.Stack 类的各方法名以及它们的限制符和返回类型。这个程序使用 Class.forName 载入指定的类,然后调用 getDeclaredMethods 来获取这个类中定义了的方法列表。java.lang.reflect.Methods 是用来描述某个类中单个方法的一个类。

以下示例使用 Class 对象来显示对象的类名:

void printClassName(Object obj) {

System.out.println("The class of " + obj +

" is " + obj.getClass().getName())

}

还可以使用一个类字面值(JLS Section 15.8.2)来获取指定类型(或 void)的 Class 对象。例如:

System.out.println("The name of class Foo is: "+Foo.class.getName())

在没有对象实例的时候,主要有两种办法。

//获得类类型的两种方式

Class cls1 = Role.class

Class cls2 = Class.forName("yui.Role")

注意第二种方式中,forName中的参数一定是完整的类名(包名+类名),并且这个方法需要捕获异常。现在得到cls1就可以创建一个Role类的实例了,利用Class的newInstance方法相当于调用类的默认的构造器。

Object o = cls1.newInstance()

//创建一个实例

//Object o1 = new Role() //与上面的方法等价

异常处理是程序设计中一个非常重要的方面,也是程序设计的一大难点,从C开始,你也许已经知道如何用if...else...来控制异常了,也许是自发的,然而这种控制异常痛苦,同一个异常或者错误如果多个地方出现,那么你每个地方都要做相同处理,感觉相当的麻烦! Java语言在设计的当初就考虑到这些问题,提出异常处理的框架的方案,所有的异常都可以用一个类型来表示,不同类型的异常对应不同的子类异常(这里的异常包括错误概念),定义异常处理的规范,在1.4版本以后增加了异常链机制,从而便于跟踪异常!这是Java语言设计者的高明之处,也是Java语言中的一个难点,下面是我对Java异常知识的一个总结,也算是资源回收一下。

一、Java异常的基础知识

异常是程序中的一些错误,但并不是所有的错误都是异常,并且错误有时候是可以避免的。比如说,你的代码少了一个分号,那么运行出来结果是提示是错误java.lang.Error;如果你用System.out.println(11/0),那么你是因为你用0做了除数,会抛出java.lang.ArithmeticException的异常。 有些异常需要做处理,有些则不需要捕获处理,后面会详细讲到。 天有不测风云,人有旦夕祸福,Java的程序代码也如此。在编程过程中,首先应当尽可能去避免错误和异常发生,对于不可避免、不可预测的情况则在考虑异常发生时如何处理。 Java中的异常用对象来表示。Java对异常的处理是按异常分类处理的,不同异常有不同的分类,每种异常都对应一个类型(class),每个异常都对应一个异常(类的)对象。 异常类从哪里来?有两个来源,一是Java语言本身定义的一些基本异常类型,二是用户通过继承Exception类或者其子类自己定义的异常。Exception 类及其子类是 Throwable 的一种形式,它指出了合理的应用程序想要捕获的条件。 异常的对象从哪里来呢?有两个来源,一是Java运行时环境自动抛出系统生成的异常,而不管你是否愿意捕获和处理,它总要被抛出!比如除数为0的异常。二是程序员自己抛出的异常,这个异常可以是程序员自己定义的,也可以是Java语言中定义的,用throw 关键字抛出异常,这种异常常用来向调用者汇报异常的一些信息。 异常是针对方法来说的,抛出、声明抛出、捕获和处理异常都是在方法中进行的。 Java异常处理通过5个关键字try、catch、throw、throws、finally进行管理。基本过程是用try语句块包住要监视的语句,如果在try语句块内出现异常,则异常会被抛出,你的代码在catch语句块中可以捕获到这个异常并做处理;还有以部分系统生成的异常在Java运行时自动抛出。你也可以通过throws关键字在方法上声明该方法要抛出异常,然后在方法内部通过throw抛出异常对象。finally语句块会在方法执行return之前执行,一般结构如下: try{ 程序代码 }catch(异常类型1 异常的变量名1){ 程序代码 }catch(异常类型2 异常的变量名2){ 程序代码 }finally{ 程序代码 } catch语句可以有多个,用来匹配多个异常,匹配上多个中一个后,执行catch语句块时候仅仅执行匹配上的异常。catch的类型是Java语言中定义的或者程序员自己定义的,表示代码抛出异常的类型,异常的变量名表示抛出异常的对象的引用,如果catch捕获并匹配上了该异常,那么就可以直接用这个异常变量名,此时该异常变量名指向所匹配的异常,并且在catch代码块中可以直接引用。这一点非常非常的特殊和重要! Java异常处理的目的是提高程序的健壮性,你可以在catch和finally代码块中给程序一个修正机会,使得程序不因异常而终止或者流程发生以外的改变。同时,通过获取Java异常信息,也为程序的开发维护提供了方便,一般通过异常信息就很快就能找到出现异常的问题(代码)所在。 Java异常处理是Java语言的一大特色,也是个难点,掌握异常处理可以让写的代码更健壮和易于维护。

二、Java异常类类图

下面是这几个类的层次图: java.lang.Object java.lang.Throwable java.lang.Exception java.lang.RuntimeException java.lang.Error java.lang.ThreadDeath

下面四个类的介绍来自java api 文档。

1、Throwable Throwable 类是 Java 语言中所有错误或异常的超类。只有当对象是此类(或其子类之一)的实例时,才能通过 Java 虚拟机或者 Java throw 语句抛出。类似地,只有此类或其子类之一才可以是 catch 子句中的参数类型。 两个子类的实例,Error 和 Exception,通常用于指示发生了异常情况。通常,这些实例是在异常情况的上下文中新近创建的,因此包含了相关的信息(比如堆栈跟踪数据)。

2、Exception Exception 类及其子类是 Throwable 的一种形式,它指出了合理的应用程序想要捕获的条件,表示程序本身可以处理的异常。

3、Error Error 是 Throwable 的子类,表示仅靠程序本身无法恢复的严重错误,用于指示合理的应用程序不应该试图捕获的严重问题。 在执行该方法期间,无需在方法中通过throws声明可能抛出但没有捕获的 Error 的任何子类,因为Java编译器不去检查它,也就是说,当程序中可能出现这类异常时,即使没有用try...catch语句捕获它,也没有用throws字句声明抛出它,还是会编译通过。

4、RuntimeException RuntimeException 是那些可能在 Java 虚拟机正常运行期间抛出的异常的超类。Java编译器不去检查它,也就是说,当程序中可能出现这类异常时,即使没有用try...catch语句捕获它,也没有用throws字句声明抛出它,还是会编译通过,这种异常可以通过改进代码实现来避免。

5、ThreadDeath 调用 Thread 类中带有零参数的 stop 方法时,受害线程将抛出一个 ThreadDeath 实例。 仅当应用程序在被异步终止后必须清除时才应该捕获这个类的实例。如果 ThreadDeath 被一个方法捕获,那么将它重新抛出非常重要,因为这样才能让该线程真正终止。 如果没有捕获 ThreadDeath,则顶级错误处理程序不会输出消息。 虽然 ThreadDeath 类是“正常出现”的,但它只能是 Error 的子类而不是 Exception 的子类,因为许多应用程序捕获所有出现的 Exception,然后又将其放弃。

以上是对有关异常API的一个简单介绍,用法都很简单,关键在于理解异常处理的原理,具体用法参看Java API文档。

三、Java异常处理机制

对于可能出现异常的代码,有两种处理办法: 第一、在方法中用try...catch语句捕获并处理异常,catach语句可以有多个,用来匹配多个异常。例如: public void p(int x){ try{ ... }catch(Exception e){ ... }finally{ ... } }

第二、对于处理不了的异常或者要转型的异常,在方法的声明处通过throws语句抛出异常。例如: public void test1() throws MyException{ ... if(....){ throw new MyException()} } 如果每个方法都是简单的抛出异常,那么在方法调用方法的多层嵌套调用中,Java虚拟机会从出现异常的方法代码块中往回找,直到找到处理该异常的代码块为止。然后将异常交给相应的catch语句处理。如果Java虚拟机追溯到方法调用栈最底部main()方法时,如果仍然没有找到处理异常的代码块,将按照下面的步骤处理: 第一、调用异常的对象的printStackTrace()方法,打印方法调用栈的异常信息。 第二、如果出现异常的线程为主线程,则整个程序运行终止;如果非主线程,则终止该线程,其他线程继续运行。 通过分析思考可以看出,越早处理异常消耗的资源和时间越小,产生影响的范围也越小。因此,不要把自己能处理的异常也抛给调用者。 还有一点,不可忽视:finally语句在任何情况下都必须执行的代码,这样可以保证一些在任何情况下都必须执行代码的可靠性。比如,在数据库查询异常的时候,应该释放JDBC连接等等。finally语句先于return语句执行,而不论其先后位置,也不管是否try块出现异常。finally语句唯一不被执行的情况是方法执行了System.exit()方法。System.exit()的作用是终止当前正在运行的 Java 虚拟机。finally语句块中不能通过给变量赋新值来改变return的返回值,也建议不要在finally块中使用return语句,没有意义还容易导致错误。

最后还应该注意一下异常处理的语法规则: 第一、try语句不能单独存在,可以和catch、finally组成 try...catch...finally、try...catch、try...finally三种结构,catch语句可以有一个或多个,finally语句最多一个,try、catch、finally这三个关键字均不能单独使用。 第二、try、catch、finally三个代码块中变量的作用域分别独立而不能相互访问。如果要在三个块中都可以访问,则需要将变量定义到这些块的外面。 第三、多个catch块时候,Java虚拟机会匹配其中一个异常类或其子类,就执行这个catch块,而不会再执行别的catch块。 第四、throw语句后不允许有紧跟其他语句,因为这些没有机会执行。 第五、如果一个方法调用了另外一个声明抛出异常的方法,那么这个方法要么处理异常,要么声明抛出。

那怎么判断一个方法可能会出现异常呢?一般来说,方法声明的时候用了throws语句,方法中有throw语句,方法调用的方法声明有throws关键字。

throw和throws关键字的区别 throw用来抛出一个异常,在方法体内。语法格式为:throw 异常对象。 throws用来声明方法可能会抛出什么异常,在方法名后,语法格式为:throws 异常类型1,异常类型2...异常类型n。

四、如何定义和使用异常类

1、使用已有的异常类,假如为IOException、SQLException。 try{ 程序代码 }catch(IOException ioe){ 程序代码 }catch(SQLException sqle){ 程序代码 }finally{ 程序代码 }

2、自定义异常类 创建Exception或者RuntimeException的子类即可得到一个自定义的异常类。例如: public class MyException extends Exception{ public MyException(){} public MyException(String smg){ super(smg)} }

3、使用自定义的异常 用throws声明方法可能抛出自定义的异常,并用throw语句在适当的地方抛出自定义的异常。例如: 在某种条件抛出异常 public void test1() throws MyException{ ... if(....){ throw new MyException()} }

将异常转型(也叫转译),使得异常更易读易于理解 public void test2() throws MyException{ ... try{ ... }catch(SQLException e){ ... throw new MyException()} }

还有一个代码,很有意思: public void test2() throws MyException{ ... try { ... } catch (MyException e) { throw e} }

这段代码实际上捕获了异常,然后又和盘托出,没有一点意义,如果这样还有什么好处理的,不处理就行了,直接在方法前用throws声明抛出不就得了。异常的捕获就要做一些有意义的处理。

五、运行时异常和受检查异常

Exception类可以分为两种:运行时异常和受检查异常。 1、运行时异常 RuntimeException类及其子类都被称为运行时异常,这种异常的特点是Java编译器不去检查它,也就是说,当程序中可能出现这类异常时,即使没有用try...catch语句捕获它,也没有用throws字句声明抛出它,还是会编译通过。例如,当除数为零时,就会抛出java.lang.ArithmeticException异常。 2、受检查异常 除了RuntimeException类及其子类外,其他的Exception类及其子类都属于受检查异常,这种异常的特点是要么用try...catch捕获处理,要么用throws语句声明抛出,否则编译不会通过。 3、两者的区别 运行时异常表示无法让程序恢复运行的异常,导致这种异常的原因通常是由于执行了错误的操作。一旦出现错误,建议让程序终止。 受检查异常表示程序可以处理的异常。如果抛出异常的方法本身不处理或者不能处理它,那么方法的调用者就必须去处理该异常,否则调用会出错,连编译也无法通过。当然,这两种异常都是可以通过程序来捕获并处理的,比如除数为零的运行时异常: public class HelloWorld { public static void main(String[] args) { System.out.println("Hello World!!!")try{ System.out.println(1/0)}catch(ArithmeticException e){ System.out.println("除数为0!")} System.out.println("除数为零后程序没有终止啊,呵呵!!!")} }

运行结果:

Hello World!!! 除数为0! 除数为零后程序没有终止啊,呵呵!!!

4、运行时错误 Error类及其子类表示运行时错误,通常是由Java虚拟机抛出的,JDK中与定义了一些错误类,比如VirtualMachineError 和OutOfMemoryError,程序本身无法修复这些错误.一般不去扩展Error类来创建用户自定义的错误类。而RuntimeException类表示程序代码中的错误,是可扩展的,用户可以创建特定运行时异常类。 Error(运行时错误)和运行时异常的相同之处是:Java编译器都不去检查它们,当程序运行时出现它们,都会终止运行。

5、最佳解决方案 对于运行时异常,我们不要用try...catch来捕获处理,而是在程序开发调试阶段,尽量去避免这种异常,一旦发现该异常,正确的做法就会改进程序设计的代码和实现方式,修改程序中的错误,从而避免这种异常。捕获并处理运行时异常是好的解决办法,因为可以通过改进代码实现来避免该种异常的发生。 对于受检查异常,没说的,老老实实去按照异常处理的方法去处理,要么用try...catch捕获并解决,要么用throws抛出! 对于Error(运行时错误),不需要在程序中做任何处理,出现问题后,应该在程序在外的地方找问题,然后解决。

六、异常转型和异常链 异常转型在上面已经提到过了,实际上就是捕获到异常后,将异常以新的类型的异常再抛出,这样做一般为了异常的信息更直观!比如: public void run() throws MyException{ ... try{ ... }catch(IOException e){ ... throw new MyException()}finally{ ... } }

异常链,在JDK1.4以后版本中,Throwable类支持异常链机制。Throwable 包含了其线程创建时线程执行堆栈的快照。它还包含了给出有关错误更多信息的消息字符串。最后,它还可以包含 cause(原因):另一个导致此 throwable 抛出的 throwable。它也称为异常链 设施,因为 cause 自身也会有 cause,依此类推,就形成了异常链,每个异常都是由另一个异常引起的。 通俗的说,异常链就是把原始的异常包装为新的异常类,并在新的异常类中封装了原始异常类,这样做的目的在于找到异常的根本原因。

通过Throwable的两个构造方法可以创建自定义的包含异常原因的异常类型: Throwable(String message, Throwable cause) 构造一个带指定详细消息和 cause 的新 throwable。 Throwable(Throwable cause) 构造一个带指定 cause 和 (cause==null ? null :cause.toString())(它通常包含类和 cause 的详细消息)的详细消息的新 throwable。 getCause() 返回此 throwable 的 cause;如果 cause 不存在或未知,则返回 null。 initCause(Throwable cause) 将此 throwable 的 cause 初始化为指定值。 在Throwable的子类Exception中,也有类似的指定异常原因的构造方法: Exception(String message, Throwable cause) 构造带指定详细消息和原因的新异常。 Exception(Throwable cause) 根据指定的原因和 (cause==null ? null : cause.toString()) 的详细消息构造新异常(它通常包含 cause 的类和详细消息)。 因此,可以通过扩展Exception类来构造带有异常原因的新的异常类。

七、Java异常处理的原则和技巧

1、避免过大的try块,不要把不会出现异常的代码放到try块里面,尽量保持一个try块对应一个或多个异常。 2、细化异常的类型,不要不管什么类型的异常都写成Excetpion。 3、catch块尽量保持一个块捕获一类异常,不要忽略捕获的异常,捕获到后要么处理,要么转译,要么重新抛出新类型的异常。 4、不要把自己能处理的异常抛给别人。 5、不要用try...catch参与控制程序流程,异常控制的根本目的是处理程序的非正常情况。

◆什么是自动包装?

自动包装,又称自动封装,即把基础数据类型(如 int)转换成基础类型封装类的对象(如 new Integer() )

拆箱就是装箱的反过程,即把基础类型封装类的对象(如 new Integer())转换为基础数据类型(如 int)。

装箱: Integer a = new Integer()

a = 100 //1.5以前不支持为对象如此赋值

拆箱: int b = new Integer(100)

◆为什么要自动封装?

1、因为封装的数据类型就是一个对象,可以拥有属性和方法,有了这些属性和方法,我们就可以用它们来处理数据.比如Integer对象里的parseInt(String s),可以把字符串转换成int类型等

2、java是面向对象的一门语言,到处都是对象,有些时候我们需要传递的值必须是对象类型的.比如:structs框架里的DynaActionForm,当JSP页面数据传到dform中时,我们需要(Integer)dform.get("qty"),而(int)dform.get("qty")这样是错误的.

◆8种基本数据类型及其封装类

.type .Class

boolean Boolean

byte Byte

char Character

double Double

float Float

intInteger

long Long

shortShort