08.Java反射问题

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杨充
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    目录介绍

    • 8.0.0.1 反射的原理是什么？有哪些途径获取到Class对象，Class类的含义和作用是什么？什么是class类？
    • 8.0.0.2 有哪些方式可以提高反射效率？为何反射消耗性能？究竟是怎么影响的，举例说明？
    • 8.0.0.3 java反射机制提供了什么功能？发射具有暴力访问权限，如何防止反射序列化攻击单例？
    • 8.0.0.4 通过反射获得泛型的实际类型参数？反射获取构造方法，变量，方法的方法是哪些？
    • 8.0.0.5 getGenericParameterTypes 与 getParameterTypes区别？
    • 8.0.0.6 反射有什么作用和应用？反射和注解相比，为何反射消耗性能，有什么优缺点？

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    8.0.0.1 反射的原理是什么？有哪些途径获取到Class对象，Class类的含义和作用是什么？什么是class类？

    • 反射的原理是什么？

      • 反射是为了能够动态的加载一个类，动态的调用一个方法，动态的访问一个属性等动态要求而设计的。它的出发点就在于JVM会为每个类创建一个java.lang.Class类的实例，通过该对象可以获取这个类的信息，然后通过使用java.lang.reflect包下得API以达到各种动态需求。
      • 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一个方法和属性，这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为java语言的反射机制。

    • 有哪些途径获取到Class对象，Class类的含义和作用是什么？

      • 每一个Class类的对象就代表了一种被加载进入JVM的类，它代表了该类的一种信息映射。开发者可以通过3种途径获取到Class对象。
      • 技术博客大总结
      • 第一种方式：Class的forName()方法的返回值就是Class类型，也就是动态导入类的Class对象的引用。
      • public static Class<?> forName(String className) throws ClassNotFoundException

      • 第二种方式：每个类都会有一个名称为Class的静态属性，通过它也是可以获取到Class对象的，示例代码如下：

        Class<Student> clazz = Student.class;   // 访问Student类的class属性

      • 第三种方式：Object类中有一个名为getClass的成员方法，它返回的是对象的运行时类的Class对象。因为Object类是所有类的父类，所以，所有的对象都可以使用该方法得到它运行时类的Class对象，示例代码如下：

        Student stu = new Student();
Class<Student> clazz = stu.getClass();   // 调用Student对象的getName方法

    • 什么是class类？

      • .class文件:是由一个.java文件通过编译过程生成的.class文件。Class对象:当Java虚拟机加载一个.class文件到内存时，都会生成一个对应的Class对象，注意的是这个Class对象有且只有一个存在于内存当中。

    8.0.0.2 有哪些方式可以提高反射效率？为何反射消耗性能？究竟是怎么影响的，举例说明？

    • 有哪些方式可以提高反射效率？

      • 善用API：比如，尽量不要getMethods()后再遍历筛选，而直接用getMethod(methodName)来根据方法名获取方法。
      • 技术博客大总结
      • 适当使用缓存：比如，需要多次动态创建一个类的实例的时候，有缓存的写法会比没有缓存要快很多:
      // 1. 没有缓存
void createInstance(String className){
    return Class.forName(className).newInstance();
}

// 2. 缓存forName的结果
void createInstance(String className){
    cachedClass = cache.get(className);
    if (cachedClass == null){
        cachedClass = Class.forName(className);
        cache.set(className, cachedClass);
    }
    return cachedClass.newInstance();
}
    • 为何反射消耗性能？

    8.0.0.3 java反射机制提供了什么功能？发射具有暴力访问权限，如何避免反射攻击？

    • java反射机制提供了什么功能？

      • 在运行时能够判断任意一个对象所属的类
      • 在运行时构造任意一个类的对象
      • 在运行时判断任意一个类所具有的成员变量和方法
      • 在运行时调用任一对象的方法技术博客大总结
      • 在运行时创建新类对象
    • 发射具有暴力访问权限，如何避免反射攻击？

    • 如何防止反射序列化攻击单例

      • 枚举单例

        public enum Singleton {
    INSTANCE {
        @Override
        protected void read() {
            System.out.println("read");
        }
        @Override
        protected void write() {
            System.out.println("write");
        }
    };
    protected abstract void read();
    protected abstract void write();
}

      • class文件：

        public abstract class Singleton extends Enum{
    private Singleton(String s, int i){
        super(s, i);
    }

    protected abstract void read();
    protected abstract void write();
    public static Singleton[] values(){
        Singleton asingleton[];
        int i;
        Singleton asingleton1[];
        System.arraycopy(asingleton = ENUM$VALUES, 0, asingleton1 = new Singleton[i = asingleton.length], 0, i);
        return asingleton1;
    }

    public static Singleton valueOf(String s) {
        return (Singleton)Enum.valueOf(singleton/Singleton, s);
    }

    Singleton(String s, int i, Singleton singleton){
        this(s, i);
    }

    public static final Singleton INSTANCE;
    private static final Singleton ENUM$VALUES[];

    static {
        INSTANCE = new Singleton("INSTANCE", 0){

            protected void read(){
                System.out.println("read");
            }

            protected void write(){
                System.out.println("write");
            }

        };
        ENUM$VALUES = (new Singleton[] {
            INSTANCE
        });
    }
}
        • 类的修饰abstract，所以没法实例化，反射也无能为力。关于线程安全的保证，其实是通过类加载机制来保证的，我们看看INSTANCE的实例化时机，是在static块中，JVM加载类的过程显然是线程安全的。对于防止反序列化生成新实例的问题还不是很明白，一般的方法我们会在该类中添加上如下方法，不过枚举中也没有显示的写明该方法。技术博客大总结 
        //readResolve to prevent another instance of Singleton
private Object readResolve(){
    return INSTANCE;
}

    8.0.0.4 通过反射获得泛型的实际类型参数？反射获取构造方法，变量，方法的方法是哪些？

    • 通过反射获得泛型的实际类型参数

      • 把泛型变量当成方法的参数，利用Method类的getGenericParameterTypes方法来获取泛型的实际类型参数

      • 例子：

        public class GenericTest {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        getParamType();
    }
    
     /*利用反射获取方法参数的实际参数类型*/
    public static void getParamType() throws NoSuchMethodException{
        Method method = GenericTest.class.getMethod("applyMap",Map.class);
        //获取方法的泛型参数的类型
        Type[] types = method.getGenericParameterTypes();
        System.out.println(types[0]);
        //参数化的类型
        ParameterizedType pType  = (ParameterizedType)types[0];
        //原始类型
        System.out.println(pType.getRawType());
        //实际类型参数
        System.out.println(pType.getActualTypeArguments()[0]);
        System.out.println(pType.getActualTypeArguments()[1]);
    }

    /*供测试参数类型的方法*/
    public static void applyMap(Map<Integer,String> map){

    }

}

      • 输出结果：

        java.util.Map<java.lang.Integer, java.lang.String>
interface java.util.Map
class java.lang.Integer
class java.lang.String

    • 反射获取构造方法，变量，方法的方法是哪些？技术博客大总结

      • 在反射包中，我们常用的类主要有Constructor类表示的是Class 对象所表示的类的构造方法，利用它可以在运行时动态创建对象、Field表示Class对象所表示的类的成员变量，通过它可以在运行时动态修改成员变量的属性值(包含private)、Method表示Class对象所表示的类的成员方法，通过它可以动态调用对象的方法(包含private)。

    8.0.0.5 getGenericParameterTypes 与 getParameterTypes区别？

    • getGenericParameterTypes 与 getParameterTypes区别？

      • getGenericParameterTypes 与 getParameterTypes 都是获取构成函数的参数类型

      • 前者返回的是Type类型，后者返回的是Class类型，由于Type顶级接口，Class也实现了该接口，因此Class类是Type的子类，Type 表示的全部类型而每个Class对象表示一个具体类型的实例，如String.class仅代表String类型。由此看来Type与 Class 表示类型几乎是相同的，只不过Type表示的范围比Class要广得多而已。当然Type还有其他子类，如：

        • TypeVariable：表示类型参数，可以有上界，比如：T extends Number
        • ParameterizedType：表示参数化的类型，有原始类型和具体的类型参数，比如：List<String>
        • WildcardType：表示通配符类型，比如：?, ? extends Number, ? super Integer

    8.0.0.6 反射有什么作用和应用？反射和注解相比，为何反射消耗性能，有什么优缺点？

    • 反射有什么作用和应用？

      • 含义：在运行状态中，对于任意一个类都能知道它的所有属性和方法，对于任何一个对象都能够调用它的任何一个方法和属性。
      • 功能：动态性，体现在：在运行时判断任意一个类所具有的属性和方法； 在运行时判断任意一个对象所属的类；在运行时构造任意一个类的对象；在运行时调用任意一个对象的方法；生成动态代理

    • 为何反射消耗性能

    • 有什么优缺点

      • 优点

        • 动态编译：运行时确定类型，绑定对象。动态编译最大限度的发挥了java的灵活性，体现了多态的应用，有利于降低类之间的耦合性。
        • 反射机制的优点就是可以实现动态创建对象和编译，体现出很大的灵活性，特别是在开发中。它的灵活性就表现的十分明显。比如，一个大型的软件，不可能一次就把把它设计的很完美，当这个程序编译后，发布了，当发现需要更新某些功能时，我们不可能要用户把以前的卸载，再重新安装新的版本，假如这样的话，这个软件肯定是没有多少人用的。采用静态的话，需要把整个程序重新编译一次才可以实现功能的更新，而采用反射机制的话，它就可以不用卸载，只需要在运行时才动态的创建和编译，就可以实现该功能。

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