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1、,Java反射机制与动态代理,讲师：风中叶,版 权 归 浪 曦 视 频 在 线 所 有,第2页,概 述,本课程主要讲述Java反射机制与设计模式之一：代理模式的原理与应用同时详细讲述了Java对代理模式的支持以及Java中动态代理的原理，应用与实践本课程要求大家对Java泛型知识有所了解，因为程序代码中大量使用了泛型相关知识，对于不熟悉该部分内容的读者，我会在下次课程中对JDK5.0中的新特性进行讲解,第3页,目录,Java反射机制代理模式,第4页,Java 语言的反射机制,在Java运行时环境中，对于任意一个类，能否知道这个类有哪些属性和方法？对于任意一个对象，能否调用它的任意一个方法？答案
2、是肯定的。这种动态获取类的信息以及动态调用对象的方法的功能来自于Java 语言的反射（Reflection）机制。Java 反射机制主要提供了以下功能,第5页,Java 语言的反射机制,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。在运行时调用任意一个对象的方法,第6页,Java 语言的反射机制,Reflection 是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
3、）、superclass（例如Object）、实现之interfaces（例如Serializable），也包括fields和methods的所有信息，并可于运行时改变fields内容或调用methods,第7页,Java 语言的反射机制,一般而言，开发者社群说到动态语言，大致认同的一个定义是：“程序运行时，允许改变程序结构或变量类型，这种语言称为动态语言”。从这个观点看，Perl，Python，Ruby是动态语言，C+，Java，C#不是动态语言,第8页,Java 语言的反射机制,尽管在这样的定义与分类下Java不是动态语言，它却有着一个非常突出的动态相关机制：Reflection。这个字的
4、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methods。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）。Reflection和introspection是常被并提的两个术语,第9页,Java Reflection API 简介,在JDK中
5、，主要由以下类来实现Java反射机制，这些类都位于包中Class类：代表一个类。Field 类：代表类的成员变量（成员变量也称为类的属性）。Method类：代表类的方法。Constructor 类：代表类的构造方法。Array类：提供了动态创建数组，以及访问数组的元素的静态方法,第10页,Java Reflection API 简介,例程DumpMethods类演示了Reflection API的基本作用，它读取命令行参数指定的类名，然后打印这个类所具有的方法信息,第11页,Java Reflection API 简介,例程ReflectTester 类进一步演示了Reflection API
6、的基本使用方法。ReflectTester类有一个copy(Object object)方法，这个方法能够创建一个和参数object 同样类型的对象，然后把object对象中的所有属性拷贝到新建的对象中，并将它返回这个例子只能复制简单的JavaBean，假定JavaBean 的每个属性都有public 类型的getXXX()和setXXX()方法。,第12页,Java Reflection API 简介,ReflectTester 类的copy(Object object)方法依次执行以下步骤（1）获得对象的类型：Class classType=object.getClass();System
7、.out.println(Class:+classType.getName();,第13页,Java Reflection API 简介,在 类中定义了getClass()方法，因此对于任意一个Java对象，都可以通过此方法获得对象的类型。Class类是Reflection API 中的核心类，它有以下方法getName()：获得类的完整名字。getFields()：获得类的public类型的属性。getDeclaredFields()：获得类的所有属性。getMethods()：获得类的public类型的方法。getDeclaredMethods()：获得类的所有方法。,第14页,Java
8、Reflection API 简介,getMethod(String name,Class parameterTypes)：获得类的特定方法，name参数指定方法的名字，parameterTypes 参数指定方法的参数类型。getConstructors()：获得类的public类型的构造方法。getConstructor(Class parameterTypes)：获得类的特定构造方法，parameterTypes 参数指定构造方法的参数类型。newInstance()：通过类的不带参数的构造方法创建这个类的一个对象。,第15页,Java Reflection API 简介,（2）通过默认构
9、造方法创建一个新对象：Object objectCopy=classType.getConstructor(new Class).newInstance(new Object);以上代码先调用Class类的getConstructor()方法获得一个Constructor 对象，它代表默认的构造方法，然后调用Constructor对象的newInstance()方法构造一个实例。,第16页,Java Reflection API 简介,（3）获得对象的所有属性：Field fields=classType.getDeclaredFields();Class 类的getDeclaredField
10、s()方法返回类的所有属性，包括public、protected、默认和private访问级别的属性,第17页,Java Reflection API 简介,（4）获得每个属性相应的getXXX()和setXXX()方法，然后执行这些方法，把原来对象的属性拷贝到新的对象中,第18页,Java Reflection API 简介,在例程InvokeTester类的main()方法中，运用反射机制调用一个InvokeTester对象的add()和echo()方法,第19页,Java Reflection API 简介,add()方法的两个参数为int 类型，获得表示add()方法的Method对象
11、的代码如下：Method addMethod=classType.getMethod(add,new Classint.class,int.class);Method类的invoke(Object obj,Object args)方法接收的参数必须为对象，如果参数为基本类型数据，必须转换为相应的包装类型的对象。invoke()方法的返回值总是对象，如果实际被调用的方法的返回类型是基本类型数据，那么invoke()方法会把它转换为相应的包装类型的对象，再将其返回,第20页,Java Reflection API 简介,在本例中，尽管InvokeTester 类的add()方法的两个参数以及返回值
12、都是int类型，调用add Method 对象的invoke()方法时，只能传递Integer 类型的参数，并且invoke()方法的返回类型也是Integer 类型，Integer 类是int 基本类型的包装类：Object result=addMethod.invoke(invokeTester,new Objectnew Integer(100),new Integer(200);System.out.println(Integer)result);/result 为Integer类型,第21页,Java Reflection API 简介,类提供了动态创建和访问数组元素的各种静态方法。
13、例程ArrayTester1 类的main()方法创建了一个长度为10 的字符串数组，接着把索引位置为5 的元素设为“hello”，然后再读取索引位置为5 的元素的值,第22页,Java Reflection API 简介,例程ArrayTester2 类的main()方法创建了一个 5 x 10 x 15 的整型数组，并把索引位置为3510 的元素的值为设37,第23页,“Class”class,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methods：hashCode()、equals()、
14、clone()、toString()、getClass()等。其中getClass()返回一个Class object。,第24页,“Class”class,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classes和interfaces，也用来表达enum、array、primitive Java types（boolean,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()被JVM调用，J
15、VM 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Class的constructor内添加一个println()），不能够！因为Class并没有public constructor,第25页,“Class”class,Class是Reflection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,第26页,“Class”object的取得途径,Java允许我们从多种途径为一个class生成对应的Class obj
16、ect,第27页,“Class”object的取得途径,第28页,运行时生成instances,欲生成对象实体，在Reflection 动态机制中有两种作法，一个针对“无自变量ctor”，一个针对“带参数ctor”。如果欲调用的是“带参数ctor“就比较麻烦些，不再调用Class的newInstance()，而是调用Constructor 的newInstance()。首先准备一个Class做为ctor的参数类型（本例指定为一个double和一个int），然后以此为自变量调用getConstructor()，获得一个专属ctor。接下来再准备一个Object 做为ctor实参值（本例指定3.1
17、4159和125），调用上述专属ctor的newInstance()。,第29页,运行时生成instances,动态生成“Class object 所对应之class”的对象实体；无自变量。,第30页,运行时生成instances,第31页,运行时调用methods,这个动作和上述调用“带参数之ctor”相当类似。首先准备一个Class做为参数类型（本例指定其中一个是String，另一个是Hashtable），然后以此为自变量调用getMethod()，获得特定的Method object。接下来准备一个Object放置自变量，然后调用上述所得之特定Method object的invoke()
18、。为什么获得Method object时不需指定回返类型？,第32页,运行时调用methods,因为method overloading机制要求signature必须唯一，而回返类型并非signature的一个成份。换句话说，只要指定了method名称和参数列，就一定指出了一个独一无二的method。,第33页,运行时调用methods,第34页,运行时变更fields内容,与先前两个动作相比，“变更field内容”轻松多了，因为它不需要参数和自变量。首先调用Class的getField()并指定field名称。获得特定的Field object之后便可直接调用Field的get()和set(
19、)，,第35页,运行时变更fields内容,第36页,目录,Java反射机制代理模式,第37页,代理模式,代理模式的作用是：为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。在某些情况下，一个客户不想或者不能直接引用另一个对象，而代理对象可以在客户端和目标对象之间起到中介的作用,第38页,代理模式,代理模式一般涉及到的角色有 抽象角色：声明真实对象和代理对象的共同接口代理角色：代理对象角色内部含有对真实对象的引用，从而可以操作真实对象，同时代理对象提供与真实对象相同的接口以便在任何时刻都能代替真实对象。同时，代理对象可以在执行真实对象操作时，附加其他的操作，相当于对真实对象进行封装真实角色：代理角
20、色所代表的真实对象，是我们最终要引用的对象,第39页,代理模式,参见程序Subject.java参见程序RealSubject.java参见程序ProxySubject.java参见程序Client.java,第40页,代理模式,由以上代码可以看出，客户实际需要调用的是RealSubject类的request()方法，现在用ProxySubject来代理 RealSubject类，同样达到目的，同时还封装了其他方法(preRequest(),postRequest()，可以处理一些其他问题。另外，如果要按照上述的方法使用代理模式，那么真实角色必须是事先已经存在的，并将其作为代理对象的内部属性。
21、但是实际使用时，一个真实角色必须对应一个 代理角色，如果大量使用会导致类的急剧膨胀；此外，如果事先并不知道真实角色，该如何使用代理呢？这个问题可以通过Java的动态代理类来解决,第41页,动态代理类,Java动态代理类位于包下，一般主要涉及到以下两个类：(1)Interface InvocationHandler：该接口中仅定义了一个方法public object invoke(Object obj,Method method,Object args)在实际使用时，第一个参数obj一般是指代理类，method是被代理的方法，如上例中的request()，args为该方法的参数数组。这个抽象方法
22、在代理类中动态实现。(2)Proxy：该类即为动态代理类，作用类似于上例中的ProxySubject，其中主要包含以下内容,第42页,动态代理类,protected Proxy(InvocationHandler h)：构造函数，用于给内部的h赋值。static Class getProxyClass(ClassLoader loader,Class interfaces)：获得一个代理类，其中loader是类装载器，interfaces是真实类所拥有的全部接口的数组。static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,Class interfa
23、ces,InvocationHandler h)：返回代理类的一个实例，返回后的代理类可以当作被代理类使用(可使用被代理类的在Subject接口中声明过的方法),第43页,动态代理类,所谓Dynamic Proxy是这样一种class：它是在运行时生成的class，在生成它时你必须提供一组interface给它，然后该class就宣称它实现了这些 interface。你当然可以把该class的实例当作这些interface中的任何一个来用。当然，这个Dynamic Proxy其实就是一个Proxy，它不会替你作实质性的工作，在生成它的实例时你必须提供一个handler，由它接管实际的工作,第4
24、4页,动态代理类,在使用动态代理类时，我们必须实现InvocationHandler接口参见程序 Subject.java参见程序 RealSubject.java参见程序 DynamicSubject.java参见程序 Client.java,第45页,动态代理类,通过这种方式，被代理的对象(RealSubject)可以在运行时动态改变，需要控制的接口(Subject接口)可以在运行时改变，控制的方式(DynamicSubject类)也可以动态改变，从而实现了非常灵活的动态代理关系,第46页,动态代理,动态代理是指客户通过代理类来调用其它对象的方法动态代理使用场合:调试远程方法调用(RMI)
25、,第47页,动态代理,客户,代理,对象,接口,代理接口,第48页,动态代理步骤,1.创建一个实现接口InvocationHandler的类，它必须实现invoke方法2.创建被代理的类以及接口3.通过Proxy的静态方法newProxyInstance(ClassLoader loader,Class interfaces,InvocationHandler h)创建一个代理4.通过代理调用方法,第49页,程序实践,参见程序VectorProxy.java参见程序Foo.java参见程序FooImpl.java参见程序FooImpl2.java参见程序CommonInvocationHandler.java参见程序Demo.java,感谢您对浪曦的支持,
