Java - 反射和枚举

---------------------反射----------------------

1定义

Java的反射（reflection）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方法和属性，既然能拿到那么，我们就可以修改部分类型信息；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（reflection）机制。

2用途(了解)

1、在日常的第三方应用开发过程中，经常会遇到某个类的某个成员变量、方法或是属性是私有的或是只对系统应用开放，这时候就可以利用Java的反射机制通过反射来获取所需的私有成员或是方法。
2、反射最重要的用途就是开发各种通用框架，比如在spring中，我们将所有的类Bean交给spring容器管理，无论是XML配置Bean还是注解配置，当我们从容器中获取Bean来依赖注入时，容器会读取配置，而配置中给的就是类的信息，spring根据这些信息，需要创建那些Bean，spring就动态的创建这些类。

3反射基本信息

Java程序中许多对象在运行时会出现两种类型：运行时类型(RTTI)和编译时类型，例如Person p = newStudent()；这句代码中p在编译时类型为Person，运行时类型为Student。程序需要在运行时发现对象和类的真实信心。而通过使用反射程序就能判断出该对象和类属于哪些类。

4反射相关的类（重要）

这四个类的名字要记住，然后看面试题。

4.1 Class类(反射机制的起源 )

Class帮助文档代表类的实体，在运行的Java应用程序中表示类和接口 .

Java文件被编译后，生成了.class文件，JVM此时就要去解读.class文件 ,被编译后的Java文件.class也被JVM解析为一个对象，这个对象就是 java.lang.Class .这样当程序在运行时，每个java文件就最终变成了Class类对象的一个实例。我们通过Java的反射机制应用到这个实例，就可以去获得甚至去添加改变这个类的属性和动作，使得这个类成为一个动态的类 .

4.1.1 Class类中的相关方法(方法的使用方法在后边的示例当中)

• (重要)常用获得类相关的方法
  
• (重要)常用获得类中属性相关的方法(以下方法返回值为Field相关)

• (了解)获得类中注解相关的方法
  
• (重要)获得类中构造器相关的方法（以下方法返回值为Constructor相关）
  
• (重要)获得类中方法相关的方法（以下方法返回值为Method相关）
  

4.2反射示例

4.2.1获得Class对象的三种方式

在反射之前，我们需要做的第一步就是先拿到当前需要反射的类的Class对象，然后通过Class对象的核心方法，达
到反射的目的，即：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，既然能拿到那么，我们就可以修改部分类型信息。

第一种，使用 Class.forName(“类的全路径名”);静态方法。
前提：已明确类的全路径名。
第二种，使用 .class方法。
说明：仅适合在编译前就已经明确要操作的 Class
第三种，使用类对象的 getClass()方法

示例：

class Student{
    
    
	//私有属性name
	private String name = "bit";
	//公有属性age
	public int age = 18;
	//不带参数的构造方法
	public Student(){
    
    
		System.out.println("Student()");
	}
	
	private Student(String name,int age) {
    
    
		this.name = name;
		this.age = age;
		System.out.println("Student(String,name)");
	}
	private void eat(){
    
    
		System.out.println("i am eat");
	}
	public void sleep(){
    
    
		System.out.println("i am pig");
	}
	private void function(String str) {
    
    
		System.out.println(str);
	}
	@Override
	public String toString() {
    
    
		return "Student{" +
				"name='" + name + '\'' +
				", age=" + age +
				'}';
	}
}
public class TestDemo {
    
    
	public static void main(String[] args) {
    
    
		/*
		1.通过getClass获取Class对象
		*/
		Student s1 = new Student();
		Class c1 = s1.getClass();
		/*
		2.直接通过类名.class的方式得到,该方法最为安全可靠，程序性能更高
		这说明任何一个类都有一个隐含的静态成员变量 class
		*/
		Class c2 = Student.class;
		/*
		3、通过 Class对象的 forName()静态方法来获取，用的最多，
		但可能抛出 ClassNotFoundException异常
		*/
		Class c3 = null;
		try {
    
    
		//注意这里是类的全路径，如果有包需要加包的路径
			c3 = Class.forName("Student");
		} catch (ClassNotFoundException e) {
    
    
			e.printStackTrace();
		}
		//一个类在 JVM中只会有一个 Class实例,即我们对上面获取的
		//c1,c2,c3进行 equals比较，发现都是true
		System.out.println(c1.equals(c2));
		System.out.println(c1.equals(c3));
		System.out.println(c2.equals(c3));
	}
}

4.2.2反射的使用

接下来我们开始使用反射，我们依旧反射上面的Student类，把反射的逻辑写到另外的类当中进行理解
注意：所有和反射相关的包都在 import java.lang.reflect 包下面。

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;

public class ReflectClassDemo {
    
    
	//创建对象
	public static void reflectNewInstance() {
    
    
		try {
    
    
			Class<?> classStudent = Class.forName("Student");
			Object objectStudent = classStudent.newInstance();
			Student student = (Student) objectStudent;
			System.out.println("获得学生对象："+student);
		} catch (Exception ex) {
    
    
			ex.printStackTrace();
		}
	}
	//反射私有的构造方法 屏蔽内容为获得公有的构造方法
	public static void reflectPrivateConstructor() {
    
    
		try {
    
    
			Class<?> classStudent = Class.forName("Student");
			//注意传入对应的参数
			Constructor<?> declaredConstructorStudent =
			classStudent.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);
			//Constructor<?> declaredConstructorStudent = classStudent.getConstructor();
			//设置为true后可修改访问权限
			declaredConstructorStudent.setAccessible(true);
			Object objectStudent = declaredConstructorStudent.newInstance("高博",15);
			//Object objectStudent = declaredConstructorStudent.newInstance();
			Student student = (Student) objectStudent;
			System.out.println("获得私有构造哈数且修改姓名和年龄："+student);
		} catch (Exception ex) {
    
    
			ex.printStackTrace();
		}
	}
	
	//反射私有属性
	public static void reflectPrivateField() {
    
    
		try {
    
    
			Class<?> classStudent = Class.forName("Student");
			Field field = classStudent.getDeclaredField("name");
			field.setAccessible(true);
			//可以修改该属性的值
			Object objectStudent = classStudent.newInstance();
			Student student = (Student) objectStudent;
			field.set(student,"小明");
			String name = (String) field.get(student);
			System.out.println("反射私有属性修改了name："+ name);
		} catch (Exception ex) {
    
    
			ex.printStackTrace();
		}
	}
	
	//反射私有方法
	public static void reflectPrivateMethod() {
    
    
		try {
    
    
			Class<?> classStudent = Class.forName("Student");
			Method methodStudent = classStudent.getDeclaredMethod("function",String.class);
			System.out.println("私有方法的方法名为："+methodStudent.getName());
			//私有的一般都要加
			methodStudent.setAccessible(true);
			Object objectStudent = classStudent.newInstance();
			Student student = (Student) objectStudent;
			methodStudent.invoke(student,"我是给私有的function函数传的参数");
		} catch (Exception ex) {
    
    
			ex.printStackTrace();
		}
	}
	
	public static void main(String[] args) {
    
    
		//reflectNewInstance();
		//reflectPrivateConstructor();
		//reflectPrivateField();
		reflectPrivateMethod();
	}
}

5、反射优点和缺点

优点：

1. 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
2. 增加程序的灵活性和扩展性，降低耦合性，提高自适应能力
3. 反射已经运用在了很多流行框架如：Struts、Hibernate、Spring等等。

缺点：

1. 使用反射会有效率问题。会导致程序效率降低。具体参考这里：http://www.imooc.com/article/293679
2. 反射技术绕过了源代码的技术，因而会带来维护问题。反射代码比相应的直接代码更复杂。

6重点总结

1. 反射的意义
2. 反射重要的几个类： Class类、Field类、 Method类、 Constructor类
3. 学会合理利用反射，一定要在安全环境下使用。

------------------枚举的使用----------------

1背景及定义

枚举是在JDK1.5以后引入的。主要用途是：将一组常量组织起来，在这之前表示一组常量通常使用定义常量的方
式：

public static int final RED = 1;
public static int final GREEN = 2;
public static int final BLACK = 3;

但是常量举例有不好的地方，例如：可能碰巧有个数字1，但是他有可能误会为是RED，现在我们可以直接用枚举来进行组织，这样一来，就拥有了类型，枚举类型。而不是普通的整形1.

public enum TestEnum {
    
    
	RED,BLACK,GREEN;
}

优点：将常量组织起来统一进行管理
场景：错误状态码，消息类型，颜色的划分，状态机等等…
本质：是 java.lang.Enum的子类，也就是说，自己写的枚举类，就算没有显示的继承 Enum，但是其默认继承了
这个类。

2使用

1、switch语句

public enum TestEnum {
    
    
	RED,BLACK,GREEN,WHITE;
	public static void main(String[] args) {
    
    
		TestEnum testEnum2 = TestEnum.BLACK;
		switch (testEnum2) {
    
    
			case RED:
				System.out.println("red");
				break;
			case BLACK:
				System.out.println("black");
				break;
			case WHITE:
				System.out.println("WHITE");
				break;
			case GREEN:
				System.out.println("black");
				break;
			default:
				break;
		}
	}
}

2、常用方法
Enum类的常用方法

示例一：

public enum TestEnum {
    
    
	RED,BLACK,GREEN,WHITE;
	public static void main(String[] args) {
    
    
		TestEnum[] testEnum2 = TestEnum.values();
		for (int i = 0; i < testEnum2.length; i++) {
    
    
			System.out.println(testEnum2[i] + " " + testEnum2[i].ordinal());
		}
		System.out.println("=========================");
		System.out.println(TestEnum.valueOf("GREEN"));
	}
}

示例二：

/**
* Created with IntelliJ IDEA.
* Description:
* User: GAOBO
* Date: 2020-02-06
* Time: 16:19
* */
public enum TestEnum {
    
    
	RED,BLACK,GREEN,WHITE;
	public static void main(String[] args) {
    
    
		//拿到枚举实例BLACK
		TestEnum testEnum = TestEnum.BLACK;
		//拿到枚举实例RED
		TestEnum testEnum21 = TestEnum.RED;
		System.out.println(testEnum.compareTo(testEnum21));
		System.out.println(BLACK.compareTo(RED));
		System.out.println(RED.compareTo(BLACK));
	}
}

刚刚说过，在Java当中枚举实际上就是一个类。所以我们在定义枚举的时候，还可以这样定义和使用枚举：
重要：枚举的构造方法默认是私有的

public enum TestEnum {
    
    
	RED("red",1),BLACK("black",2),WHITE("white",3),GREEN("green",4);
	private String name;
	private int key;
	/**
	* 1、当枚举对象有参数后，需要提供相应的构造函数
	* 2、枚举的构造函数默认是私有的这个一定要记住
	* @param name
	* @param key
	*/
	private TestEnum (String name,int key) {
    
    
		this.name = name;
		this.key = key;
	}
	public static TestEnum getEnumKey (int key) {
    
    
		for (TestEnum t: TestEnum.values()) {
    
    
			if(t.key == key) {
    
    
				return t;
			}
		}
		return null;
	}
	public static void main(String[] args) {
    
    
		System.out.println(getEnumKey(2));
	}
}

3枚举优点缺点

优点：

1. 枚举常量更简单安全。
2. 枚举具有内置方法，代码更优雅

缺点：

1. 不可继承，无法扩展

4枚举和反射

4.1枚举是否可以通过反射，拿到实例对象呢？

我们刚刚在反射里边看到了，任何一个类，哪怕其构造方法是私有的，我们也可以通过反射拿到他的实例对象，那
么枚举的构造方法也是私有的，我们是否可以拿到呢？接下来，我们来实验一下：

同样利用上述提供的枚举类来进行举例：

public enum TestEnum {
    
    
	RED("red",1),BLACK("black",2),WHITE("white",3),GREEN("green",4);
	private String name;
	private int key;
	/**
	* 1、当枚举对象有参数后，需要提供相应的构造函数
	* 2、枚举的构造函数默认是私有的这个一定要记住
	* @param name
	* @param key
	*/
	private TestEnum (String name,int key) {
    
    
		this.name = name;
		this.key = key;
	}
	public static TestEnum getEnumKey (int key) {
    
    
		for (TestEnum t: TestEnum.values()) {
    
    
			if(t.key == key) {
    
    
				return t;
			}
		}
		return null;
	}
	public static void reflectPrivateConstructor() {
    
    
		try {
    
    
			Class<?> classStudent = Class.forName("TestEnum");
			//注意传入对应的参数,获得对应的构造方法来构造对象,当前枚举类是提供了两个参数分别是String和
			int。
			 Constructor<?> declaredConstructorStudent =
			classStudent.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);
			//设置为true后可修改访问权限
			declaredConstructorStudent.setAccessible(true);
			Object objectStudent = declaredConstructorStudent.newInstance("绿色",666);
			TestEnum testEnum = (TestEnum) objectStudent;
			System.out.println("获得枚举的私有构造函数："+testEnum);
		} catch (Exception ex) {
    
    
			ex.printStackTrace();
		}
	}
	public static void main(String[] args) {
    
    
		reflectPrivateConstructor();
	}
}

输出结果：

java.lang.NoSuchMethodException: TestEnum.<init>(java.lang.String, int)
	at java.lang.Class.getConstructor0(Class.java:3082)
	at java.lang.Class.getDeclaredConstructor(Class.java:2178)
	at TestEnum.reflectPrivateConstructor(TestEnum.java:40)
	at TestEnum.main(TestEnum.java:54)

老铁们啊，看到没有哇！异常信息是： java.lang.NoSuchMethodException: TestEnum.<init>(java.lang.String,int) ,什么意思是：就是没有对应的构造方法，我的天呐！我们提供的枚举的构造方法就是两个参数分别是String和 int啊！！！！问题出现在哪里呢？还记不记得我们说过的，我们所有的枚举类，都是默认继承与java.lang.Enum ,说到继承，继承了什么？继承了父类除构造函数外的所有东西，并且子类要帮助父类进行构造！而我们写的类，并没有帮助父类构造！那意思是，我们要在自己的枚举类里面，提供super吗？不是的，枚举比较特殊，虽然我们写的是两个，但是默认他还添加了两个参数，哪两个参数呢？我们看一下Enum类的源码：

protected Enum(String name, int ordinal) {
    
    
	this.name = name;
	this.ordinal = ordinal;
}

也就是说，我们自己的构造函数有两个参数一个是String一个是int，同时他默认后边还会给两个参数，一个是String一个是int。也就是说，这里我们正确给的是4个参数：

public static void reflectPrivateConstructor() {
    
    
	try {
    
    
		Class<?> classStudent = Class.forName("TestEnum");
		//注意传入对应的参数,获得对应的构造方法来构造对象,当前枚举类是提供了两个参数分别是String和
		int。
		 Constructor<?> declaredConstructorStudent =
		classStudent.getDeclaredConstructor(String.class,int.class,String.class,int.class);
		//设置为true后可修改访问权限
		declaredConstructorStudent.setAccessible(true);
		//这里为了凑齐参数，后两个参数随便给，不给也行，默认为空值
		Object objectStudent = declaredConstructorStudent.newInstance("绿色",666,"父类参
		数",888);
		 TestEnum testEnum = (TestEnum) objectStudent;
		System.out.println("获得枚举的私有构造函数："+testEnum);
	} catch (Exception ex) {
    
    
		ex.printStackTrace();
	}
}

此时运行程序结果是：

java.lang.IllegalArgumentException: Cannot reflectively create enum objects
	at java.lang.reflect.Constructor.newInstance(Constructor.java:416)
	at TestEnum.reflectPrivateConstructor(TestEnum.java:46)
	at TestEnum.main(TestEnum.java:55)

嗯！没错，他还报错了，不过这次就是我想要的结果！此时的异常信息显示，是我的一个方法这个方法是：newInstance()报错了！没错，问题就是这里，我们来看一下这个方法的源码，为什么会抛出java.lang.IllegalArgumentException:异常呢？

源码显示：
是的，枚举在这里被过滤了，你不能通过反射获取枚举类的实例！这道题是2017年阿里巴巴曾经问到的一个问
题，不看不知道，一看吓一跳！同学们记住这个坑。
原版问题是：为什么枚举实现单例模式是安全的？希望同学们记住这个问题！

5总结

1. 枚举本身就是一个类，其构造方法默认为私有的，且都是默认继承与 java.lang.Enum
2. 枚举可以避免反射和序列化问题（为什么要用枚举实现单例模式(避免反射、序列化问题)）
3. 枚举的优点和缺点

面试问题(单例模式学完后可以回顾)：
1、写一个单例模式。

public class Singleton {
    
    
	private volatile static Singleton uniqueInstance;
		private Singleton() {
    
    }
		public static Singleton getInstance() {
    
    
		if (uniqueInstance == null) {
    
    
			synchronized (Singleton.class){
    
    
				if(uniqueInstance == null){
    
    //进入区域后，再检查一次，如果仍是null,才创建实例
					uniqueInstance = new Singleton();
				}
			}
		}
		return uniqueInstance;
	}
}

2、用静态内部类实现一个单例模式

class Singleton {
    
    
	/**私有化构造器 */
	private Singleton() {
    
    
	}
	/**对外提供公共的访问方法 */
	public static Singleton getInstance() {
    
    
		return UserSingletonHolder.INSTANCE;
	}
	/**写一个静态内部类，里面实例化外部类 */
	private static class UserSingletonHolder {
    
    
		private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
	}
}
public class Main {
    
    
	public static void main(String[] args) {
    
    
		Singleton u1 = Singleton.getInstance();
		Singleton u2 = Singleton.getInstance();
		System.out.println("两个实例是否相同："+ (u1==u2));
	}
}

3、用枚举实现一个单例模式

public enum TestEnum {
    
    
	INSTANCE;
	public TestEnum getInstance(){
    
    
		return INSTANCE;
	}
	public static void main(String[] args) {
    
    
		TestEnum singleton1=TestEnum.INSTANCE;
		TestEnum singleton2=TestEnum.INSTANCE;
		System.out.println("两个实例是否相同："+(singleton1==singleton2));
	}
}