1、Java反射机制与动态代理版 权 归 浪 曦 视 频 在 线 所 有第第2页页概 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第3页页目录Java反射机制反射机制代理模式代理模式第第4页页Java 语言的反射机制在在Java运行时运行时环境中，对于任意一个类，能否知道这个类环境中，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
2、个对象，能否调用它的任有哪些属性和方法？对于任意一个对象，能否调用它的任意一个方法？答案是意一个方法？答案是肯定肯定的。这种动态获取类的信息以及的。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动态调用对象的方法的功能来自于Java 语言的反射语言的反射（Reflection）机制。）机制。Java 反射机制主要提供了以下功能反射机制主要提供了以下功能第第5页页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。在运行时判断任意一个类所具有的
3、成员变量和方法。在运行时调用任意一个对象的方法在运行时调用任意一个对象的方法第第6页页Java 语言的反射机制Reflection 是是Java被视为动态（或准动态）语言的一个关被视为动态（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取得任何一个取得任何一个已知名称已知名称的的class的内部信息，包括其的内部信息，包括其modifiers（诸如（诸如public,static 等等）、等等）、superclass（例如（例如Object）、实现之）、实现之interfaces（例如（例如Serializable）
4、，也包括），也包括fields和和methods的所有信息，并可于运行时改变的所有信息，并可于运行时改变fields内容内容或调用或调用methods第第7页页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：义是：“程序运行时，允许改变程序结构或变量类型，这程序运行时，允许改变程序结构或变量类型，这种语言称为动态语言种语言称为动态语言”。从这个观点看，。从这个观点看，Perl，Python，Ruby是动态语言，是动态语言，C+，Java，C#不是动态语言不是动态语言第第8页页Java 语言的反射机制尽管在这样的定
5、义与分类下尽管在这样的定义与分类下Java不是动态语言，它却有着不是动态语言，它却有着一个非常突出的动态相关机制：一个非常突出的动态相关机制：Reflection。这个字的意。这个字的意思是思是“反射、映象、倒影反射、映象、倒影”，用在，用在Java身上指的是我们可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，换句话说，Java程序可以加载一个运行时才得知名称的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（，获悉其完整构造（但不包括但不包括methods定义定义），并生），并生成其对象实体、或对
6、其成其对象实体、或对其fields设值、或唤起其设值、或唤起其methods。这。这种种“看透看透class”的能力（的能力（the ability of the program to examine itself）被称为）被称为introspection（内省、内观、反（内省、内观、反省）。省）。Reflection和和introspection是常被并提的两个术语是常被并提的两个术语第第9页页Java Reflection API 简介在在JDK中，主要由以下类来实现中，主要由以下类来实现Java反射机制，这些类都反射机制，这些类都位于位于java.lang.reflect包中包中Clas
7、s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第10页页Java Reflection API 简介例程例程DumpMethods类演示了类演示了Reflection API的基本作用，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方法信息第第11页页Java Reflection API 简介例程例程ReflectTester 类进一步演示了类进一步
8、演示了Reflection API的基本使的基本使用方法。用方法。ReflectTester类有一个类有一个copy(Object object)方法，方法，这个方法能够创建一个和参数这个方法能够创建一个和参数object 同样类型的对象，然同样类型的对象，然后把后把object对象中的所有属性拷贝到新建的对象中，并将对象中的所有属性拷贝到新建的对象中，并将它返回它返回这个例子只能复制简单的这个例子只能复制简单的JavaBean，假定，假定JavaBean 的每的每个属性都有个属性都有public 类型的类型的getXXX()和和setXXX()方法。方法。第第12页页Java Reflect
9、ion API 简介ReflectTester 类的类的copy(Object object)方法依次执行以下方法依次执行以下步骤步骤（1）获得对象的类型：）获得对象的类型：Class classType=object.getClass();System.out.println(Class:+classType.getName();第第13页页Java Reflection API 简介在在java.lang.Object 类中定义了类中定义了getClass()方法，因此对于方法，因此对于任意一个任意一个Java对象，都可以通过此方法获得对象的类型。对象，都可以通过此方法获得对象的类型。Cl
10、ass类是类是Reflection API 中的核心类，它有以下方法中的核心类，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。第第14页页Java Reflection API 简介getMethod(String name,Class parameterTypes)：获得类：获得类的特定方法，的特定方法，name参数指定方法的名字，参数指定方法的名字，para
11、meterTypes 参数指定方法的参数类型。参数指定方法的参数类型。getConstructors()：获得类的：获得类的public类型的构造方法。类型的构造方法。getConstructor(Class parameterTypes)：获得类的特定：获得类的特定构造方法，构造方法，parameterTypes 参数指定构造方法的参数类参数指定构造方法的参数类型。型。newInstance()：通过类的：通过类的不带参数不带参数的构造方法创建这个类的构造方法创建这个类的一个对象。的一个对象。第第15页页Java Reflection API 简介（2）通过默认构造方法创建一个新对象：）通过
12、默认构造方法创建一个新对象：Object objectCopy=classType.getConstructor(new Class).newInstance(new Object);以上代码先调用以上代码先调用Class类的类的getConstructor()方法获得一个方法获得一个Constructor 对象，对象，它代表默认的构造方法它代表默认的构造方法，然后调用，然后调用Constructor对象的对象的newInstance()方法构造一个实例。方法构造一个实例。第第16页页Java Reflection API 简介（3）获得对象的所有属性：）获得对象的所有属性：Field fie
13、lds=classType.getDeclaredFields();Class 类的类的getDeclaredFields()方法返回类的所有属性，包括方法返回类的所有属性，包括public、protected、默认和、默认和private访问级别的属性访问级别的属性第第17页页Java Reflection API 简介（4）获得每个属性相应的）获得每个属性相应的getXXX()和和setXXX()方法，然后执行这些方法，然后执行这些方法，把原来对象的属性拷贝到新的对象中方法，把原来对象的属性拷贝到新的对象中第第18页页Java Reflection API 简介在例程在例程InvokeTe
14、ster类的类的main()方法中，运用反射机制调用一个方法中，运用反射机制调用一个InvokeTester对象的对象的add()和和echo()方法方法第第19页页Java Reflection API 简介add()方法的两个参数为方法的两个参数为int 类型，获得表示类型，获得表示add()方法的方法的Method对象的代码如下：对象的代码如下：Method addMethod=classType.getMethod(add,new Classint.class,int.class);Method类的类的invoke(Object obj,Object args)方法方法接收的接收的参数
15、必须为对象参数必须为对象，如果参数为基本类型数据，必须转换为，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。相应的包装类型的对象。invoke()方法的返回值总是对象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，再将方法会把它转换为相应的包装类型的对象，再将其返回其返回第第20页页Java Reflection API 简介在本例中，尽管在本例中，尽管InvokeTester 类的类的add()方法的两个参数以方法的两个参数以及返回值都是及返回值都是int
16、类型，调用类型，调用add Method 对象的对象的invoke()方方法时，只能传递法时，只能传递Integer 类型的参数，并且类型的参数，并且invoke()方法的方法的返回类型也是返回类型也是Integer 类型，类型，Integer 类是类是int 基本类型的包基本类型的包装类：装类：Object result=addMethod.invoke(invokeTester,new Objectnew Integer(100),new Integer(200);System.out.println(Integer)result);/result 为为Integer类型类型第第21页页J
17、ava Reflection API 简介java.lang.Array 类提供了动态创建和访问数组元素的各种类提供了动态创建和访问数组元素的各种静态静态方法。方法。例程例程ArrayTester1 类的类的main()方法创建了一个长度为方法创建了一个长度为10 的字符串数组，接的字符串数组，接着把索引位置为着把索引位置为5 的元素设为的元素设为“hello”，然后再读取索引位置为，然后再读取索引位置为5 的元的元素的值素的值第第22页页Java Reflection API 简介例程例程ArrayTester2 类的类的main()方法创建了一个方法创建了一个 5 x 10 x 15 的整
18、型数组，的整型数组，并把索引位置为并把索引位置为3510 的元素的值为设的元素的值为设37第第23页页“Class”class众所周知众所周知Java有个有个Object class，是所有，是所有Java classes的继承根源，其的继承根源，其内声明了数个应该在所有内声明了数个应该在所有Java class中被改写的中被改写的methods：hashCode()、equals()、clone()、toString()、getClass()等。其中等。其中getClass()返回一个返回一个Class object。第第24页页“Class”classClass class十分特殊。它和一
19、般十分特殊。它和一般classes一样继承自一样继承自Object，其实体用以表达其实体用以表达Java程序运行时的程序运行时的classes和和interfaces，也，也用来表达用来表达enum、array、primitive Java types（boolean,byte,char,short,int,long,float,double）以及）以及关键词关键词void。当一个。当一个class被加载，或当加载器（被加载，或当加载器（class loader）的）的defineClass()被被JVM调用，调用，JVM 便自动产生一便自动产生一个个Class object。如果您想借由。如
20、果您想借由“修改修改Java标准库源码标准库源码”来来观察观察Class object的实际生成时机（例如在的实际生成时机（例如在Class的的constructor内添加一个内添加一个println()），），不能够不能够！因为！因为Class并并没有没有public constructor第第25页页“Class”classClass是是Reflection起源。针对任何您想探勘的起源。针对任何您想探勘的class，唯有先为它产生，唯有先为它产生一个一个Class object，接下来才能经由后者唤起为数十多个的，接下来才能经由后者唤起为数十多个的Reflection APIs第第26页页
21、“Class”object的取得途径Java允许我们从多种途径为一个允许我们从多种途径为一个class生成对应的生成对应的Class object第第27页页“Class”object的取得途径第第28页页运行时生成instances欲生成对象实体，在欲生成对象实体，在Reflection 动态机制中有两种作法，一个针对动态机制中有两种作法，一个针对“无自变量无自变量ctor”，一个针对，一个针对“带参数带参数ctor”。如果欲调用的是。如果欲调用的是“带参带参数数ctor“就比较麻烦些，不再调用就比较麻烦些，不再调用Class的的newInstance()，而是调用，而是调用Construc
22、tor 的的newInstance()。首先准备一个。首先准备一个Class做为做为ctor的参数类的参数类型（本例指定型（本例指定为一个为一个double和一个和一个int），然后以此为自变量调用），然后以此为自变量调用getConstructor()，获得一个专属获得一个专属ctor。接下来再准备一个。接下来再准备一个Object 做为做为ctor实参值（本实参值（本例指定例指定3.14159和和125），调用上述专属），调用上述专属ctor的的newInstance()。第第29页页运行时生成instances动态生成“Class object 所对应之class”的对象实体；无自变量。
23、第第30页页运行时生成instances第第31页页运行时调用methods这个动作和上述调用这个动作和上述调用“带参数之带参数之ctor”相当类似。首先准备一个相当类似。首先准备一个Class做为参做为参数类型（本例指定其中一个是数类型（本例指定其中一个是String，另一个是，另一个是Hashtable），然后以此为自），然后以此为自变量调用变量调用getMethod()，获得特定的，获得特定的Method object。接下来准备一个。接下来准备一个Object放置自变量，然后调用上述所得之特定放置自变量，然后调用上述所得之特定Method object的的invoke()。为什么获得为
24、什么获得Method object时不需指定回返类型？时不需指定回返类型？第第32页页运行时调用methods因为因为method overloading机制要求机制要求signature必须唯一，而回返类型并必须唯一，而回返类型并非非signature的一个成份。换句话说，只要指定了的一个成份。换句话说，只要指定了method名称和参数列，名称和参数列，就一定指出了一个独一无二的就一定指出了一个独一无二的method。第第33页页运行时调用methods第第34页页运行时变更fields内容与先前两个动作相比，与先前两个动作相比，“变更变更field内容内容”轻松多了，因为它不需要参轻松多了
25、，因为它不需要参数和自变量。首先调用数和自变量。首先调用Class的的getField()并指定并指定field名称。获得特定名称。获得特定的的Field object之后便可直接调用之后便可直接调用Field的的get()和和set()，第第35页页运行时变更fields内容第第36页页目录Java反射机制反射机制代理模式代理模式第第37页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。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
26、理对象可以在客户端和目标对象之间起到对象可以在客户端和目标对象之间起到中介中介的作用的作用第第38页页代理模式代理模式一般涉及到的角色有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：代理角色所代表的真实对象，是我们最终要引用的对象第第39页页代理模式参见程序参见程序Subject.java参见程序参见程序RealSubject.java参见程序参
27、见程序ProxySubject.java参见程序参见程序Client.java第第40页页代理模式由以上代码可以看出，客户实际需要调用的是由以上代码可以看出，客户实际需要调用的是RealSubject类的类的request()方法，现在用方法，现在用ProxySubject来来代代理理 RealSubject类，同样达到目的，同时还封装了其他方类，同样达到目的，同时还封装了其他方法法(preRequest(),postRequest()，可以处理一些其他问题。，可以处理一些其他问题。另外，另外，如果要按照上述的方法使用代理模式，那么真实角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
28、已经存在的，并将其作为代理对象的内部属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性。但是实际使用时，一个真实角色必须对应一个。但是实际使用时，一个真实角色必须对应一个 代理代理角色，如果大量使用会导致类的急剧膨胀；此外，如果事角色，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？这个问题可以通过通过Java的的动态代理类动态代理类来解决来解决第第41页页动态代理类 Java动态代理类位于动态代理类位于java.lang.reflect包下，一般主要涉及到以下两个包下，一般主要涉及到以下两个类：类：(1
29、)Interface InvocationHandler：该接口中仅定义了一个方法：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，在实际使用时，第一个参数第一个参数obj一般是指代理类，一般是指代理类，method是被代理的是被代理的方法，如上例中的方法，如上例中的request()，args为该方法的参数数组为该方法的参数数组。这个抽象方这个抽象方法在代理类中动态实现。法在代理类中动态实现。(2)Proxy：该类即为动态代理类该类即为动态代理类，作用类似于上例中的，作用类似于上例中的P
30、roxySubject，其中主要包含以下内容其中主要包含以下内容第第42页页动态代理类 protected Proxy(InvocationHandler h)：构造函数，用于给内部的：构造函数，用于给内部的h赋赋值。值。static Class getProxyClass(ClassLoader loader,Class interfaces)：获：获得一个代理类，其中得一个代理类，其中loader是类装载器，是类装载器，interfaces是真实类所拥有的是真实类所拥有的全部接口的数组。全部接口的数组。static Object newProxyInstance(ClassLoader l
31、oader,Class interfaces,InvocationHandler h)：返回代理类的一个实例返回代理类的一个实例，返回后的代理类可，返回后的代理类可以当作被代理类使用以当作被代理类使用(可使用被代理类的在可使用被代理类的在Subject接口中声明过的方接口中声明过的方法法)第第43页页动态代理类所谓所谓Dynamic Proxy是这样一种是这样一种class：它是在运行时生成的：它是在运行时生成的class，在在生成它时你必须提供一组生成它时你必须提供一组interface给它，然后该给它，然后该class就宣称它实现了就宣称它实现了这些这些 interface。你当然可以把该
32、。你当然可以把该class的实例当作这些的实例当作这些interface中的任中的任何一个来用。当然，这个何一个来用。当然，这个Dynamic Proxy其实就是一个其实就是一个Proxy，它不会，它不会替你作实质性的工作，替你作实质性的工作，在生成它的实例时你必须提供一个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由它接管实际的工作第第44页页动态代理类在使用动态代理类时，我们必须实现在使用动态代理类时，我们必须实现InvocationHandler接口接口参见程序参见程序 Subject.java参见程序参见程序 RealSubject.java参见程序参见程序 Dyn
33、amicSubject.java参见程序参见程序 Client.java第第45页页动态代理类通过这种方式，被代理的对象通过这种方式，被代理的对象(RealSubject)可以在运行时动态改变，可以在运行时动态改变，需要控制的接口需要控制的接口(Subject接口接口)可以在运行时改变，控制的方式可以在运行时改变，控制的方式(DynamicSubject类类)也可以动态改变，从而实现了非常灵活的动态代也可以动态改变，从而实现了非常灵活的动态代理关系理关系第第46页页动态代理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动态代
34、理使用场合:调试远程方法调用(RMI)第第47页页动态代理动态代理客户客户代理代理对象对象接口接口代理接口代理接口第第48页页动态代理步骤动态代理步骤1.创建一个实现接口创建一个实现接口InvocationHandler的类，它必须实现的类，它必须实现invoke方法方法2.创建被代理的类以及接口创建被代理的类以及接口3.通过通过Proxy的静态方法的静态方法newProxyInstance(ClassLoader loader,Class interfaces,InvocationHandler h)创建一个代理创建一个代理4.通过代理调用方法通过代理调用方法第第49页页程序实践参见程序参见程序VectorProxy.java参见程序参见程序Foo.java参见程序参见程序FooImpl.java参见程序参见程序FooImpl2.java参见程序参见程序CommonInvocationHandler.java参见程序参见程序Demo.java
