運行時類型識別(RTTI, Run-Time Type Information)是Java中非常有用的機制，在java中，有兩種RTTI的方式，一種是傳統(tǒng)的，即假設(shè)在編譯時已經(jīng)知道了所有的類型；還有一種，是利用反射機制，在運行時再嘗試確定類型信息。
本篇博文會結(jié)合Thinking in Java 的demo 和實際開發(fā)中碰到的例子，對Java反射和獲取類型信息做總體上整理。文章主要分為三塊：
Java類加載和初始化
Java中RTTI
Java利用反射獲取運行時類型信息
一：Java類加載和初始化
在學習RTTI的時候，首先需要知道Java中類是如何加載的，java又是如何根據(jù)這些class文件得到JVM中需要的信息（備注：我在此處實在是想不到更好的描述，望讀者可以給出更好的描述）
1.1 類加載器（類加載的工具）
類加載器子系統(tǒng)包含一條加載器鏈，只有一個“原生的類加載器”他是jvm實現(xiàn)的一部分，可以用來記載本地jar包內(nèi)的class，若涉及加載網(wǎng)絡(luò)上的類，或者是web服務(wù)器應(yīng)用，可以掛接額外的類加載器。
1.2 Java使用一個類所需的準備工作
1.2.1 動態(tài)加載
所有的類都是第一次使用的時候，動態(tài)加載到JVM中。創(chuàng)建對類的靜態(tài)成員的引用，加載這個類。Java程序在開始運行的時候并非完全加載，類都是用的地方在加載，這就是動態(tài)加載
?、伲菏紫葯z查這個類是否被加載
?、冢喝绻麤]有加載，再去根據(jù)類名查找.class文件，加載類的字節(jié)碼，并校驗是否存在不良代碼,
測試代碼如下：
//candy.javapublic class Candy { static {
System.out.println("loading Candy");
}
}//cookie.javapublic class Cookie { static {
System.out.println("loading Cookie");
}
}//Gum.javapublic class Gum { static {
System.out.println("loading Gum");
}
}//TestMain.javapublic class TestMain { public static void main(String[] args) {
System.out.println("inside main"); new Candy();
System.out.println("After create Candy"); try {
Class.forName("com.RuntimeTypeInformation.Gum");
} catch (ClassNotFoundException e) {
System.out.println("Could not find Class");
}
System.out.println("After Class.forName"); new Cookie();
System.out.println("After new Cookie()");
} static void printClassInfo(Class c){
System.out.println("Class Name :"+c.getName() +"is interface? :" + c.isInterface() +"simple Name "+ c.getSimpleName()
);
}
從輸出結(jié)果可以清楚看到;class對象僅在需要的時候才會加載，static初始化是在類加載的時候進行
1.2.2 鏈接
驗證類中的字節(jié)碼，為靜態(tài)域分配存儲空間。如果必須的話，將解析這個類創(chuàng)建的對其他類的所有引用
1.2.3 初始化
如果該類存在超類，對其初始化，執(zhí)行靜態(tài)初始化器和靜態(tài)代碼塊。初始化延遲至 對靜態(tài)方法或者非靜態(tài)方法首次引用時執(zhí)行
二：Java中RTTI
2.1 ：為什么要用到運行時類型信息（就是RTTI）
實際開發(fā)中，需求并不是一成不變的（準確來說是經(jīng)常變），而每新添加需求如果代碼的改動量越小肯定是越能提高效率。比如：
package com.RuntimeTypeInformation.circle;import java.util.Arrays;import java.util.List;abstract class Shape { void draw(){
System.out.println(this+".draw()");
} abstract public String toString();
}class Circle extends Shape{
@Override public String toString() { return "Circle"; }
}class Triangle extends Shape{
@Override public String toString() { return "Triangle"; }
}public class Shapes{ public static void main(String[] args) { //題外話，Arrays.asList 可變參數(shù)列表，可以把傳入的多個對象轉(zhuǎn)為一個list
List<Shape> shapes = Arrays.asList(new Triangle(),new Circle()); for (Shape shape : shapes) {
shape.draw();
}
}
}
當我想要添加一個新的形狀，比如說長方形，我只需要編寫一個新類繼承Shape即可，而不需要修改調(diào)用的地方 。在這里用到了 ”多態(tài)“（雖然調(diào)用的都是shpe的方法，但是JVM能在運行期
準確的知道應(yīng)該調(diào)用具體哪個子類的方法）
當你第一次了解"多態(tài)"，你可能是簡單知道墮胎就是這么一回事，那么，現(xiàn)在我們?nèi)パ芯恳幌?，java是怎樣處理的.
?、?當把Triangle，Circle 放到 List<Shape>時，會向上轉(zhuǎn)型為Shape,丟失具體的類型
?、?當從容器中取出Shape對象的時候，List內(nèi)實際存放的是Object, 在運行期自動將結(jié)果轉(zhuǎn)為Shape，這就是RTTI的工作（ 在運行時識別一個對象的類型）
這時候，如果客戶需求又改了，說不希望畫的結(jié)果存在圓形。應(yīng)對這種需求，我們可以采用RTTI 查詢某個shape引用所指向的具體類型（具體怎么用，可以接著往下看）
2.2 ：RTTI在運行時如何表示
Java的核心思想就是:”一切皆是對象“，比如我們對形狀抽象，得到圓形類，三角形類。但我們 對這些類在做一次抽象，得到class用于描述類的一般特性
上圖是我用畫圖畫的（有點撈見諒），如果我們可以拿到對象的class,我們就可以利用RTTI得到具體的java類。至于如何拿到Class和怎樣用Class得到準確的類，繼續(xù)往下看。
2.3 : Class對象
每一個類都存在與之對應(yīng)的Class對象（保存在.class文件中），根據(jù)class得到具體的對象，請參考“第一章節(jié) 類的加載和初始化”
2.3.1 Class對象獲取的方式
①：Class.forName("全限定類名")，得到Class對象，副作用是“如果對應(yīng)的類沒有加載，則會加載類”。找不到會拋出“”ClassNotFoundException”
?、冢喝绻袑ο螅梢灾苯佑脤ο蟮玫脚c之對應(yīng)的Class對象 比如
Shape shape = new Circle(); shape.getClass()
③ ;通過類字面常量 ： Shape.class.推薦用該方法，第一是編譯器會做檢查，第二是根除了對forName的調(diào)用，提高效率
2.3.2： Class對象的常用方法
| 方法名 | 說明 |
|---|---|
| forName() | (1)獲取Class對象的一個引用，但引用的類還沒有加載(該類的第一個對象沒有生成)就加載了這個類。 (2)為了產(chǎn)生Class引用，forName()立即就進行了初始化。 |
| Object-getClass() | 獲取Class對象的一個引用，返回表示該對象的實際類型的Class引用。 |
| getName() | 取全限定的類名(包括包名)，即類的完整名字。 |
| getSimpleName() | 獲取類名(不包括包名) |
| getCanonicalName() | 獲取全限定的類名(包括包名) |
| isInterface() | 判斷Class對象是否是表示一個接口 |
| getInterfaces() | 返回Class對象數(shù)組，表示Class對象所引用的類所實現(xiàn)的所有接口。 |
| getSupercalss() | 返回Class對象，表示Class對象所引用的類所繼承的直接基類。應(yīng)用該方法可在運行時發(fā)現(xiàn)一個對象完整的繼承結(jié)構(gòu)。 |
| newInstance() | 返回一個Oject對象，是實現(xiàn)“虛擬構(gòu)造器”的一種途徑。使用該方法創(chuàng)建的類，必須帶有無參的構(gòu)造器。 |
| getFields() | 獲得某個類的所有的公共（public）的字段，包括繼承自父類的所有公共字段。 類似的還有g(shù)etMethods和getConstructors。 |
| getDeclaredFields | 獲得某個類的自己聲明的字段，即包括public、private和proteced，默認但是不包括父類聲明的任何字段。類似的還有g(shù)etDeclaredMethods和getDeclaredConstructors。 |
2.3.3 泛化的Class
Class引用表示它所指向的對象的確切類型，java1.5之后，允許開發(fā)者對Class引用所指向的Class對象進行限定，也就是添加泛型。
public static void main(String[] args) {
Class<Integer> intclass = int.class;
intclass = Integer.class;
}
這樣可以在編譯器進行類型檢查，當然可以通過 “通配符” 讓引用泛型的時候放松限制 ，語法 : Class<?>
目的：
?、伲簽榱丝梢栽诰幾g器就做類型檢查
② ： 當 Class<Circle> circle = circle.getClass(); circle.newInstance() 會得到具體的類型 。但此處需注意：
public class Shapes{ public static void main(String[] args) throws InstantiationException, IllegalAccessException {
Class<Circle> circles = Circle.class;
Circle circle = circles.newInstance();//第一：泛化class.newInstance可以直接得到具體的對象
Class<? super Circle> shape = circles.getSuperclass();
Object shape1 = shape.newInstance();//第二：它的父類，只能用逆變的泛型class接收，newInstance得到的是Object類型 }
}
2.3 ： RTTI形式總結(jié)：
?、伲簜鹘y(tǒng)的類型轉(zhuǎn)換，比如我們在上邊的demo中用到的 shape.draw();
?、冢豪肅lass，獲取運行時信息。
?、郏旱玫骄唧w的對象
三：Java利用反射獲取運行時類型信息
如果不知道某一個對象引用的具體類型（比如已經(jīng)上轉(zhuǎn)型的對象），RTTI可以得到。但前提是這個類型編譯器必須已知（那些是編譯期不可知呢？ 磁盤文件或者是網(wǎng)絡(luò)連接中獲取一串代表類的字節(jié)碼）
跨網(wǎng)絡(luò)的遠程平臺上提供創(chuàng)建和運行對象的能力 這被稱為 RMI(遠程方法調(diào)用)，下面會具體的介紹一下 RMI的實現(xiàn)方式
反射提供了一種機制，用于檢查可用的方法，并返回方法名，調(diào)用方法。
3.1 ： 獲取的方式
Java中提供了jar包 ，Java.lang.reflect 和Class對象一起對反射的概念提供支持。
3.1.1 Java.lang.reflect ：
該類庫中包含了Field Method Constructor.這些類型的對象在JVM運行時創(chuàng)建,用于表示未知類里對應(yīng)的成員。從而：
?、伲河肅onstructor創(chuàng)建對象，用get set讀取Field內(nèi)的字段
?、冢河肕ethod.invoke()調(diào)用方法
?、郏河胓etFields(）、getMethods()、getConstuctors() 得到與之對應(yīng)的數(shù)組
3.1.2 RTTI和RMI的區(qū)別
檢查對象，查看對象屬于哪個類，加載類的class文件
?、伲篟TTI會在編譯期打開和檢查.class文件
②：RMI 在編譯期是 看不到.class文件。只能在運行期打開和檢查.class文件
3.2 : 動態(tài)代理
3.2.1 我假設(shè)你對“代理模式”存在一定的了解（還是簡單說一下，代理模式就是在接口和實現(xiàn)之前加一層，用于剝離接口的一些額外的操作）下面是代理模式的示例代碼：
public interface Subject
{
public void doSomething();
}
public class RealSubject implements Subject
{
public void doSomething()
{
System.out.println( "call doSomething()" );
}
}
public class ProxyHandler implements InvocationHandler
{
private Object proxied;
public ProxyHandler( Object proxied )
{
this.proxied = proxied;
}
public Object invoke( Object proxy, Method method, Object[] args ) throws Throwable
{
//在轉(zhuǎn)調(diào)具體目標對象之前，可以執(zhí)行一些功能處理 //轉(zhuǎn)調(diào)具體目標對象的方法
return method.invoke( proxied, args);
//在轉(zhuǎn)調(diào)具體目標對象之后，可以執(zhí)行一些功能處理 }
}
3.2.2 動態(tài)代理就是：動態(tài)的創(chuàng)建代理并動態(tài)地處理對其所代理的方法的調(diào)用?？梢詤⒖?"徹底理解JAVA動態(tài)代理" ，"深度剖析JDK動態(tài)代理機制"?？梢岳斫鉃楦屿`活的代理模式
① 動態(tài)代理使用步驟：
1.通過實現(xiàn)InvocationHandler接口來自定義自己的InvocationHandler;
2.通過Proxy.getProxyClass獲得動態(tài)代理類
3.通過反射機制獲得代理類的構(gòu)造方法，方法簽名為getConstructor(InvocationHandler.class)
4.通過構(gòu)造函數(shù)獲得代理對象并將自定義的InvocationHandler實例對象傳為參數(shù)傳入
5.通過代理對象調(diào)用目標方法
public class MyProxy { public interface IHello{ void sayHello();
} static class Hello implements IHello{ public void sayHello() {
System.out.println("Hello world!!");
}
} //自定義InvocationHandler
static class HWInvocationHandler implements InvocationHandler{ //目標對象
private Object target; public HWInvocationHandler(Object target){ this.target = target;
} public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
System.out.println("------插入前置通知代碼-------------"); //執(zhí)行相應(yīng)的目標方法
Object rs = method.invoke(target,args);
System.out.println("------插入后置處理代碼-------------"); return rs;
}
} public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException { //生成$Proxy0的class文件
System.getProperties().put("sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles", "true");
IHello ihello = (IHello) Proxy.newProxyInstance(IHello.class.getClassLoader(), //加載接口的類加載器
new Class[]{IHello.class}, //一組接口
new HWInvocationHandler(new Hello())); //自定義的InvocationHandler ihello.sayHello();
}
}
② ：動態(tài)代理的原理，列舉一下參考文獻把：（本質(zhì)上還是用到了反射）
③ 動態(tài)代理應(yīng)用以及備注說明 ：
JDK實現(xiàn)動態(tài)代理需要實現(xiàn)類通過接口定義業(yè)務(wù)方法 (接下來我會簡單說一下Cglib實現(xiàn)動態(tài)代理)。第二是動態(tài)代理非常重要 是反射一個極其重要的模塊，很多框架都離不開動態(tài)代理，比如Spring 。所以，推薦讀者在多去研究一下。
④：Cglib實現(xiàn)動態(tài)代理
參考文檔： cglib動態(tài)代理介紹(一)
CGLIB是一個強大的高性能的代碼生成包。它廣泛的被許多AOP的框架使用，例如spring AOP和dynaop，為他們提供方法的interception（攔截）。最流行的OR Mapping工具hibernate也使用CGLIB來代理單端single-ended(多對一和一對一)關(guān)聯(lián)（對集合的延遲抓取，是采用其他機制實 現(xiàn)的）。EasyMock和jMock是通過使用模仿（moke）對象來測試Java代碼的包。它們都通過使用CGLIB來為那些沒有接口的類創(chuàng)建模仿 （moke）對象。
CGLIB包的底層是通過使用一個小而快的字節(jié)碼處理框架ASM，來轉(zhuǎn)換字節(jié)碼并生成新的類。除了CGLIB包，腳本語言例如 Groovy和BeanShell，也是使用ASM來生成java的字節(jié)碼。當不鼓勵直接使用ASM，因為它要求你必須對JVM內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括class文 件的格式和指令集都很熟悉
"在運行期擴展java類及實現(xiàn)java接口"，補充的是java動態(tài)代理機制要求必須實現(xiàn)了接口，而cglib針對沒實現(xiàn)接口的那些類，原理是通過繼承這些類，成為子類，覆蓋一些方法，所以cglib對final的類也不生效
cglib實現(xiàn)動態(tài)代理的demo：參考 CGLib動態(tài)代理原理及實現(xiàn)
這是要代理的類：
public class SayHello {
public void say(){
System.out.println("hello everyone");
}
}代理類的核心
public class CglibProxy implements MethodInterceptor{
private Enhancer enhancer = new Enhancer();
public Object getProxy(Class clazz){
//設(shè)置需要創(chuàng)建子類的類 enhancer.setSuperclass(clazz);
enhancer.setCallback(this);
//通過字節(jié)碼技術(shù)動態(tài)創(chuàng)建子類實例
return enhancer.create();
}
//實現(xiàn)MethodInterceptor接口方法
public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args,
MethodProxy proxy) throws Throwable {
System.out.println("前置代理");
//通過代理類調(diào)用父類中的方法
Object result = proxy.invokeSuper(obj, args);
System.out.println("后置代理");
return result;
}
}
測試結(jié)果：
作者：leader_Hoo
出處：http://www.cnblogs.com/ldh-better/
本文版權(quán)歸作者和博客園共有，歡迎轉(zhuǎn)載，如果有幫助,請多多支持。
http://www.cnblogs.com/ldh-better/p/7148975.html
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