Java的反射机制和代理模式

1.Java反射机制

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;这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能称为Java语言的反射机制。
反射指Java在运行时可以加载、探知、使用编译期间完全未知的classes。

2.反射机制的基础Class类

在JVM的角度上,所有的类比如String、Integer等Java类都有成员变量,成员方法和构造函数,JVM把这些所有的类再进行共性提取,定义了Class类,这是所有类的类,我们可以把String、Integer都理解成Class类的一个对象。
java.lang.Class注意查看源码可以发现Class的构造函数是private的,这说明我们是不能new Class的,只有JVM可以创建Class的对象,但是我们可以获取到Class的对象。

3.Java反射的相关操作

1.获取Class对象

package com.per.Reflection;

public class ReflectionDemo1 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        //第一种:Class c1 = 类名.class;
        Class class1=ReflectionDemo1.class;
        System.out.println(class1.getName());

        //第二种:Class c2 = 对象.getClass();
        ReflectionDemo1 demo= new ReflectionDemo1();
        Class class2 = demo.getClass();
        System.out.println(class2.getName());

        //第三种:Class c3 = Class.forName("XX");
        Class class3 = Class.forName("com.per.Reflection.ReflectionDemo1");
        System.out.println(class3.getName());
    }
}

2.获取成员方法信息

java.lang.reflect.Method通过Method类获取类的成员方法。

package com.per.Reflection;

import java.lang.reflect.Method;

public class ReflectionDemo2 {

    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        try {
            Class c = Class.forName("java.lang.String");
            Method[] methods = c.getDeclaredMethods();
            System.out.println("不包含父类的private&pubic方法");
            for (Method m : methods) {
                System.out.println(m);
            }
            Method[] methodsPublic = c.getMethods();
            System.out.println("包含父类的pubic方法");
            for (Method m : methodsPublic) {
                System.out.println(m);
            }

            Method method1 = c.getDeclaredMethod("toString", null);
            System.out.println(method1);
            Method method2 = c.getMethod("startsWith",String.class);
            System.out.println(method2);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }
}

①getDeclaredMethods()返回本类中定义的所有方法,不包括父类的方法。
②getMethods()返回包括父类的权限为public的方法。
③getDeclaredMethod(String name, Class... parameterTypes) 返回此Class对象对应类的、带指定形参列表的不包含父类的方法。
④getMethod(String name, Class... parameterTypes) 返回此Class对象对应类的、带指定形参列表的包含父类的public方法。

3.获取构造函数

java.lang.reflect.Constructor通过Constructor获取类的构造函数。

package com.per.Reflection;

import java.lang.reflect.Constructor;

public class ReflectionDemo3 {

    public static void main(String[] args) {
        try {
            Class c = Class.forName("java.lang.String");
            Constructor[] constructors = c.getDeclaredConstructors();
            for (Constructor constructor : constructors) {
                System.out.println(constructor);
            }
            Constructor[] constructorsPublic = c.getConstructors();
            for (Constructor constructor : constructorsPublic) {
                System.out.println(constructor);
            }
            Constructor constructor1 = c.getDeclaredConstructor(String.class);
            constructor1.setAccessible(true);// 设置是否允许访问,如果该构造器是private的,所以要手动设置允许访问,如果构造器是public的就不需要这行了。
            Object o=constructor1.newInstance("refelect test");
            System.out.println(o);
            Method method=c.getDeclaredMethod("startsWith", String.class);
            System.out.println(method.invoke(o, "refe"));

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

4.调用成员函数

  public Object invoke(Object obj, Object... args)

①以String类为例子,首先获取String的Class的对象
②创建String类的对象
③获取String类的特定Method
④通过Method的invoke方法调用String类的成员方法

Class c = Class.forName("java.lang.String");//①
Object obj1=c.newInstance();//②
Method method=c.getDeclaredMethod("startsWith", String.class);//③
method.invoke(obj, "refe"));//④false
//根据构造函数创建String对象
Constructor constructor1 = c.getDeclaredConstructor(String.class);
Object o=constructor1.newInstance("refelect test");
method.invoke(obj, "refe"));//true

4.代理模式

1.问题的背景:计算一个方法运行的时间

定义一个Moveable接口

public interface Moveable {
    void move();    
}

定义一个实现Moveable的类

public class Tank implements Moveable {
    @Override
    public void move() {
        System.out.println("Tank Moving...");
        try {
            Thread.sleep(new Random().nextInt(10000));
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

问题:如何计算出Tank类中move方法运行的时间

解决策略:

①直接在Tank类中修改源码,添加计时操作;
②继承:新建一个类继承Tank类,并覆盖move方法,在子类的move方法中添加计时操作,并调用父类super.move()方法;
③聚合:新建一个代理类实现Moveable接口,并且该类中包含一个Tank类的对象,在代理类中的move方法中调用Tank类对象的move方法。静态代理

2.静态代理

静态:由程序员创建代理类或特定工具自动生成源代码再对其编译。在程序运行前代理类的.class文件就已经存在了。
JDK代理都是面向接口的,实现类和代理类必须实现同一个接口

public class StaticProxy implements Moveable {
    private Moveable m = new Tank();//多态    
    public StaticProxy(Moveable m) {
        this.m = m;
    }
    @Override
    public void move() {
        long start = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("starttime:" + start);
        m.move();
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("time:" + (end-start));
    }
}

代理客户端

public class Client {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        StaticProxy proxy=new StaticProxy();
        proxy.move();
    }
}

总结
①定义代理类和委托类的总接口
②实现类的具体方法
③实现代理类,包含委托类的一个实例,并在代理类的方法中调用委托类的方法
④客户端,创建一个代理类对象,实现代理。
优点
不用修改委托类的源代码通过代理类就可以实现对委托类的控制。
缺点
代理类和委托类实现了相同的接口,代理类通过委托类实现了相同的方法。这样就出现了大量的代码重复。如果接口增加一个方法,除了所有实现类需要实现这个方法外,所有代理类也需要实现此方法。增加了代码维护的复杂度。
静态代理类只能为特定的接口服务。如想要为多个接口服务则需要建立很多个代理类。

3.动态代理

动态:在运行的时候才生成classes的文件。
思路:将程序的代码保存成String类型,然后在运行的过程中将该String的内容写入XX.java文件中,调用JavaCompiler 编译器将java文件在运行的时候产生classes文件。并将class文件加载到内存,调用成员函数。

package com.bjsxt.compiler.test;

import java.io.File;
import java.io.FileWriter;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.net.URL;
import java.net.URLClassLoader;

import javax.tools.JavaCompiler;
import javax.tools.StandardJavaFileManager;
import javax.tools.ToolProvider;
import javax.tools.JavaCompiler.CompilationTask;

import com.bjsxt.proxy.Moveable;
import com.bjsxt.proxy.Tank;

public class Test1 {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        String rt = "\r\n";
        String src = 
            "package com.bjsxt.proxy;" +  rt +
            "public class TankTimeProxy implements Moveable {" + rt +
            "    public TankTimeProxy(Moveable t) {" + rt +
            "        super();" + rt +
            "        this.t = t;" + rt +
            "    }" + rt +
            
            "    Moveable t;" + rt +
                            
            "    @Override" + rt +
            "    public void move() {" + rt +
            "        long start = System.currentTimeMillis();" + rt +
            "        System.out.println(\"starttime:\" + start);" + rt +
            "        t.move();" + rt +
            "        long end = System.currentTimeMillis();" + rt +
            "        System.out.println(\"time:\" + (end-start));" + rt +
            "    }" + rt +
            "}";
        String fileName = System.getProperty("user.dir") 
                            + "/src/com/bjsxt/proxy/TankTimeProxy.java";
        File f = new File(fileName);
        FileWriter fw = new FileWriter(f);
        fw.write(src);
        fw.flush();
        fw.close();
        
        //compile
        JavaCompiler compiler = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();
        StandardJavaFileManager fileMgr = compiler.getStandardFileManager(null, null, null);
        Iterable units = fileMgr.getJavaFileObjects(fileName);
        CompilationTask t = compiler.getTask(null, fileMgr, null, null, null, units);
        t.call();
        fileMgr.close();
        
        //load into memory and create an instance
        URL[] urls = new URL[] {new URL("file:/" + System.getProperty("user.dir") +"/src")};
        URLClassLoader ul = new URLClassLoader(urls);
        Class c = ul.loadClass("com.bjsxt.proxy.TankTimeProxy");
        System.out.println(c);
        
        Constructor ctr = c.getConstructor(Moveable.class);
        Moveable m = (Moveable)ctr.newInstance(new Tank());
        m.move();       
    }
}

遇到的问题 compiler一直返回null,将jdk\lib下将tools.jar复制到jre\lib下就能正确运行了,我的path中保存了jre和jdk的目录。
程序运行结束后Window——Show view——Nivigator,然后再刷新一下项目,我们可以发现在程序运行的过程中生成了TankTimeProxy.java文件,并且我们调用了java的编译器生成了TankTimeProxy.class文件。

image.png

现在存在的问题:1.接口是固定的;2.函数也是固定move
我们很自然的能够想到传入一个参数来获取指定类型的接口
image.png

根据反射机制,我们如果知道了某个类的名字也就能够获取所有的方法。这样我们就可以不用在代码中写出固定的函数了。

Method[] methods = infce.getMethods();
for(Method m : methods) {
            methodStr += "@Override" + rt + 
                         "public void " + m.getName() + "() {" + rt +
                         "    try {" + rt +
                         "    Method md = " + infce.getName() + ".class.getMethod(\"" + m.getName() + "\");" + rt +
                         "    h.invoke(this, md);" + rt +
                         "    }catch(Exception e) {e.printStackTrace();}" + rt +
                        
                         "}";
        }

假如我们还需要在函数处理前后记录日志呢,读取权限呢,那样我们就有各种处理不同事物的代理,我们可以把这些代理抽象出来,这些代理全部都必须实现InvocationHandler这个接口。

public interface InvocationHandler {
    public void invoke(Object o, Method m);
}
package com.bjsxt.proxy;

import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;

public class TimeHandler implements InvocationHandler {

    private Object target;

    public TimeHandler(Object target) {
        super();
        this.target = target;
    }

    @Override
    public void invoke(Object o, Method m) {
        long start = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("starttime:" + start);
        System.out.println(o.getClass().getName());
        try {
            m.invoke(target);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("time:" + (end - start));
    }

}

注意:实际上我们的代理类内部仍然包含了一个委托类的对象,并且在代理类中调用了实际上是一个委托类的对象调用了委托类的方法。

m.invoke(target);

所以我们不但要将接口作为参数,还要将何种类型的代理也传入进去,这样我们就能实现对任意对象、任意接口,实现任意的代理。

package com.bjsxt.proxy;

import java.io.File;
import java.io.FileWriter;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Method;
import java.net.URL;
import java.net.URLClassLoader;

import javax.tools.JavaCompiler;
import javax.tools.StandardJavaFileManager;
import javax.tools.ToolProvider;
import javax.tools.JavaCompiler.CompilationTask;


public class Proxy {
    public static Object newProxyInstance(Class infce, InvocationHandler h) throws Exception { //JDK6 Complier API, CGLib, ASM
        String methodStr = "";
        String rt = "\r\n";
        
        Method[] methods = infce.getMethods();
        for(Method m : methods) {
            methodStr += "@Override" + rt + 
                         "public void " + m.getName() + "() {" + rt +
                         "    try {" + rt +
                         "    Method md = " + infce.getName() + ".class.getMethod(\"" + m.getName() + "\");" + rt +
                         "    h.invoke(this, md);" + rt +
                         "    }catch(Exception e) {e.printStackTrace();}" + rt +
                        
                         "}";
        }
        
        String src = 
            "package com.bjsxt.proxy;" +  rt +
            "import java.lang.reflect.Method;" + rt +
            "public class $Proxy1 implements " + infce.getName() + "{" + rt +
            "    public $Proxy1(InvocationHandler h) {" + rt +
            "        this.h = h;" + rt +
            "    }" + rt +
            
            
            "    com.bjsxt.proxy.InvocationHandler h;" + rt +
                            
            methodStr +
            "}";
        String fileName = 
            "d:/src/com/bjsxt/proxy/$Proxy1.java";
        File f = new File(fileName);
        FileWriter fw = new FileWriter(f);
        fw.write(src);
        fw.flush();
        fw.close();
        
        //compile
        JavaCompiler compiler = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();
        StandardJavaFileManager fileMgr = compiler.getStandardFileManager(null, null, null);
        Iterable units = fileMgr.getJavaFileObjects(fileName);
        CompilationTask t = compiler.getTask(null, fileMgr, null, null, null, units);
        t.call();
        fileMgr.close();
        
        //load into memory and create an instance
        URL[] urls = new URL[] {new URL("file:/" + "d:/src/")};
        URLClassLoader ul = new URLClassLoader(urls);
        Class c = ul.loadClass("com.bjsxt.proxy.$Proxy1");
        System.out.println(c);
        
        Constructor ctr = c.getConstructor(InvocationHandler.class);
        Object m = ctr.newInstance(h);
        //m.move();

        return m;
    }
}

客户端的程序:

public class Client {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Tank t = new Tank();
        InvocationHandler h = new TimeHandler(t);
        Moveable m = (Moveable)Proxy.newProxyInstance(Moveable.class, h);
        m.move();
    }
}

总结:静态代理的实现类和代理类都必须实现同一个接口,但是在动态代理中,代理类必须实现InvocationHandler这个接口,这个接口在指定方法时会自动的调用。

invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)

在客户端程序中,静态代理直接创建一个代理类对象通过调用代理类的 方法实现代理。在动态代理中,实现InvocationHandler这个接口的类并不是代理类,而是代理类的必备环节。

 Tank t = new Tank();
 InvocationHandler h = new TimeHandler(t);
 Moveable m = (Moveable)Proxy.newProxyInstance(Moveable.class, h);

注意:在Proxy文件中调用的是 h.invoke(this, md),这里的h指的是我们实现InvocationHandler这个接口的对象,调用的Method是infce中的方法,实际上就是h中有一个infec的对象,是h中的infec对象调用的方法。

5.参考资料

马士兵代理模式视频
http://www.jianshu.com/p/da4a20d3ab77
http://www.jianshu.com/p/1f329f5fda9d

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 206,378评论 6 481
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 88,356评论 2 382
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 152,702评论 0 342
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 55,259评论 1 279
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 64,263评论 5 371
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 49,036评论 1 285
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 38,349评论 3 400
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,979评论 0 259
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 43,469评论 1 300
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,938评论 2 323
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 38,059评论 1 333
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,703评论 4 323
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 39,257评论 3 307
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 30,262评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,485评论 1 262
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 45,501评论 2 354
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,792评论 2 345

推荐阅读更多精彩内容

  • 1. Java基础部分 基础部分的顺序:基本语法,类相关的语法,内部类的语法,继承相关的语法,异常的语法,线程的语...
    子非鱼_t_阅读 31,581评论 18 399
  • Spring Cloud为开发人员提供了快速构建分布式系统中一些常见模式的工具(例如配置管理,服务发现,断路器,智...
    卡卡罗2017阅读 134,599评论 18 139
  • (一)Java部分 1、列举出JAVA中6个比较常用的包【天威诚信面试题】 【参考答案】 java.lang;ja...
    独云阅读 7,071评论 0 62
  • 角色,越长大越孤单,越长大越多面,越长大越远离自然。成人的世界,没有一个是容易。 想哭不能哭的,因为时间地点不对,...
    任小暴阅读 205评论 0 0
  • 道路如河,伞开花落 一朵云从我头顶失陷于 蛙声的沼泽 你是天空的精灵却在地上曲折 我是一把伞开着 伞送给别人 伞下...
    晚树阅读 469评论 18 15