1.反射

1.1反射的定义与用途

1.2反射相关的类及方法

1.2.1(重要)获得类相关的方法

1.2.2(重要)获得类中属性相关的方法

1.2.3(重要)类中构造器相关的方法

1.2.4(重要)获得类中方法相关的方法

1.2.5获得类中注解相关的方法

1.3反射示例

1.3.1获取Class对象的三种方式

1.3.2利用反射创建一个实例

1.3.3反射私有的构造方法

1.3.4反射私有属性

1.3.5反射私有方法

1.4反射优点和缺点

2.枚举

2.1枚举的使用

2.1.1switch语句

2.1.2Enum 类的常用方法

2.2枚举的优缺点

3.枚举与反射

面试:为什么枚举实现单例模式是安全的？

1.反射

1.1反射的定义与用途

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与方法.对于任意一个对象,都能够调用它的任意方法和属性并且修改部分类型信息.

这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能称为java语言的反射机制

用途

1.当你有获取私有的或只是对系统应用开放的某个类的某个成员变量,方法的需求,可以通过反射机制来获取私有成员或方法

2.最重要的应用是开发各种通用框架

1.2反射相关的类及方法

类名	用途
Class类	代表类的实体，在运行的Java应用程序中表示类和接口
Field类	代表类的成员变量/类的属性
Method类	代表类的方法
Constructor类	类代表类的构造方法

Java文件编译以后,生成了.class文件,JVM此时去解读.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.当程序运行时,每个Java文件最终变成了Class类对象的一个实例.我们通过Java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,使得这个类称为一个动态的类,我们看一下反射相关的方法

1.2.1(重要)获得类相关的方法

方法	用途
getClassLoader()	获得类的加载器
getDeclaredClasses()	返回一个数组，数组中包含该类中所有类和接口类的对象(包括私有的)
forName(String className)	forName(String className)
newInstance()	创建类的实例
getName()	获得类的完整路径名字

1.2.2(重要)获得类中属性相关的方法

方法	用途
getField(String name)	获得某个公有的属性对象
getFields()	获得所有公有的属性对象
getDeclaredField(String name)	获得某个属性对象
getDeclaredFields()	获得所有属性对象

1.2.3(重要)类中构造器相关的方法

方法	用途
getConstructor(Class... parameterTypes)	获得该类中与参数类型匹配的公有构造方法
getConstructors()	获得该类的所有公有构造方法
getDeclaredConstructor(Class... parameterTypes)	获得该类中与参数类型匹配的构造方法
getDeclaredConstructors()	获得该类所有构造方法

1.2.4(重要)获得类中方法相关的方法

方法	用途
getMethod(String name, Class... parameterTypes)	获得该类某个公有的方法
getMethods()	获得该类所有公有的方法
getDeclaredMethod(String name, Class... parameterTypes)	获得该类某个方法
getDeclaredMethods()	获得该类所有方法

1.2.5获得类中注解相关的方法

方法	用途
getAnnotation(Class annotationClass)	返回该类中与参数类型匹配的公有注解对象
getAnnotations()	返回该类所有的公有注解对象
getDeclaredAnnotation(Class annotationClass)	返回该类中与参数类型匹配的所有注解对象
getDeclaredAnnotations(	返回该类所有的注解对

上述的方法不加Declared时只能获得公开的,加了Declared之后可以获取私有的,权限范围更大了

1.3反射示例

使用反射之前,首先要拿到当前需要反射的类的Class对象,通过Class的核心方法达到反射的目的.

1.3.1获取Class对象的三种方式

方式一:使用Class.forName("类的全路径名");

方式二:使用类名.class方法

方式三:使用类对象的getClass()方法

class Student{
    //私有属性name
    private String name = "hello!";
    //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 eating");
    }
    public void sleep(){
        System.out.println("i am sleeping");
    }
    private void function(String str) {
        System.out.println(str);
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}
class Test1{
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        //1.使用Class.forName("类的全路径名");
        //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<?> c1 = Class.forName("Student");
        //2.使用类名.class方法
        //隐含的静态成员变量 class
        Class<?> c2 = Student.class;
        //3.使用类对象的getClass()方法
        //Object类
        Student student3 = new Student();
        Class<?> c3 = student3.getClass();
        System.out.println(c1.equals(c2));
        System.out.println(c1.equals(c3));
        System.out.println(c3.equals(c2));
    }
}

三种方法获取到的是同一个Class对象!!

1.3.2利用反射创建一个实例

public class ReflectClassDemo {
    public static void reflectNewInstance() {
        //通过反射创建对象
        Class<?> c3 = null;
        try {
            c3 = Class.forName("Student");
            //c3实例
            Student student = (Student)c3.newInstance();
            System.out.println(student);
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } catch (InstantiationException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } catch (IllegalAccessException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        reflectNewInstance();
    }
}

通过反射来创建实例的缺点也很明显,以前我们只需要用new关键字就能创建实例对象,这里使用了很多方法,会降低效率

1.3.3反射私有的构造方法

 public static void reflectPrivateConstructor() {
            try {
                Class<?> classStudent = Class.forName("Student");
                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("world", 18);
                Student student = (Student) objectStudent;
                System.out.println("获得私有构造函数且修改姓名和年龄："+student);
            } catch (InstantiationException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            } catch (IllegalAccessException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            } catch (InvocationTargetException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            } catch (NoSuchMethodException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            } catch (ClassNotFoundException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }

    }

1.3.4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();
        }
    }

1.3.5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,"给私有的function函数传的参数");
        } catch (Exception ex) {
            ex.printStackTrace();
        }
    }

1.4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

缺点：

1. 使用反射会有效率问题。会导致程序效率降低

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

2.枚举

枚举的主要用途是:将常量组织起来统一进行管理

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抽象枚举类,所以枚举类是不能实例化的

2.1枚举的使用

2.1.1switch语句

public enum TestEnum {
    RED,GREEN,BACK;

    public static void main(String[] args) {

        TestEnum testEnum2 = TestEnum.BACK;
        switch (testEnum2){
            case RED:
                System.out.println("RED");
                break;
            case BACK:
                System.out.println("BACK");
                break;
            case GREEN:
                System.out.println("GREEN");
                break;
            default:
                break;
        }
    }
}

2.1.2Enum 类的常用方法

方法名称	描述
values()	以数组形式返回枚举类型的所有成员
ordinal()	获取枚举成员的索引位置
valueOf()	将普通字符串转换为枚举实例
compareTo()	比较两个枚举成员在定义时的顺序

values()与ordinal()的使用

public static void main(String[] args) {
        TestEnum[] testEnums = TestEnum.values();
        for (int i = 0; i < testEnums.length; i++) {
            System.out.println(testEnums[i]+"ori:"+testEnums[i].ordinal());
        }
    }

valueOf()

 public static void main(String[] args) {
        TestEnum testEnum = TestEnum.valueOf("RED");
        System.out.println(testEnum);
    }

compareTo()

public static void main(String[] args) {
        System.out.println(RED.compareTo(BACK));
    }

枚举的构造方法默认是私有的

2.2枚举的优缺点

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

3.枚举与反射

在反射中,任意一个类,他的构造方法就算是私有的,我们也可以通过反射获取实例对象,上述枚举类的构造方法也是私有的,我们是否可以通过反射建立它的实例对象?

public enum TestEnum {
    RED("RED",1),GREEN("GREEN",2),BACK("BACK",3);
    private String color;
    private int val;
    TestEnum(String color,int val){
        this.color = color;
        this.val = val;
    }
    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);
//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("黑色",123);
            TestEnum testEnum = (TestEnum) objectStudent;
            System.out.println("获得枚举的私有构造函数："+testEnum);
        } catch (Exception ex) {
            ex.printStackTrace();
        }
    }
}

异常信息说没有对应的构造方法!!我们提供的枚举类型就是String color这个参数,已经通过Constructor调用了,没有对应的构造方法原因是:枚举类型默认继承于java.lang.Enum,子类要帮助父类进行构造,然而我们并没有进行帮助构造,枚举类比较特殊,不能用super帮助构造

虽然我们只写了一个参数,但是还默认添加了两个参数,看源码:

也就是说，我们自己的构造函数参数是String和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,我们修改一下

修改后:

出现另一个异常信息:不能反射创建枚举对象!!

我们查看一下newInstance源码:

枚举在这里被过滤了，因此不能通过反射获取枚举类的实例！

原版面试问题是：为什么枚举实现单例模式是安全的？

面试:为什么枚举实现单例模式是安全的？

私有化构造器并不保险，通过反射机制调用私有构造器。而枚举类不能被反射，所以可以防止反射攻击,但是其他的单例模式被反射攻击后会创建出不同的实例,导致线程不安全!

模拟一个反射攻击

//模拟反射攻击
class Singleton {
    private static Singleton instance=null;
    private Singleton() {}
    public static Singleton getInstance() {
        if(instance==null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance==null) {
                    //new对象分为三个操作
                    //分配内存
                    //调用构造方法初始化
                    //赋值
                    instance=new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }

    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
        Singleton s = Singleton.getInstance();
        Singleton sUsual = Singleton.getInstance();
        Constructor<Singleton> constructor = Singleton.class.getDeclaredConstructor();
        constructor.setAccessible(true);
        Singleton sReflection = constructor.newInstance();
        System.out.println(s + "\n" + sUsual + "\n" + sReflection);
        System.out.println("正常情况下，实例化两个实例是否相同：" + (s == sUsual));
        System.out.println("通过反射攻击单例模式情况下，实例化两个实例是否相同：" + (s == sReflection));
    }
}

如果通过反射创建出的实例和正常创建出的实例比较后是不相同的,那么就会出现线程安全问题!