08.Java反射問題

瀟湘劍雨發表於2018-12-26
Java反射

目錄介紹

  • 8.0.0.1 反射的原理是什麼？有哪些途徑獲取到Class物件，Class類的含義和作用是什麼？什麼是class類？
  • 8.0.0.2 有哪些方式可以提高反射效率？為何反射消耗效能？究竟是怎麼影響的，舉例說明？
  • 8.0.0.3 java反射機制提供了什麼功能？發射具有暴力訪問許可權，如何防止反射序列化攻擊單例？
  • 8.0.0.4 通過反射獲得泛型的實際型別引數？反射獲取構造方法，變數，方法的方法是哪些？
  • 8.0.0.5 getGenericParameterTypes 與 getParameterTypes區別？
  • 8.0.0.6 反射有什麼作用和應用？反射和註解相比，為何反射消耗效能，有什麼優缺點？

好訊息

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8.0.0.1 反射的原理是什麼？有哪些途徑獲取到Class物件，Class類的含義和作用是什麼？什麼是class類？

  • 反射的原理是什麼？

    • 反射是為了能夠動態的載入一個類，動態的呼叫一個方法，動態的訪問一個屬性等動態要求而設計的。它的出發點就在於JVM會為每個類建立一個java.lang.Class類的例項，通過該物件可以獲取這個類的資訊，然後通過使用java.lang.reflect包下得API以達到各種動態需求。
    • 反射機制是在執行狀態中，對於任意一個類，都能夠知道這個類的所有屬性和方法；對於任意一個物件，都能夠呼叫它的任意一個方法和屬性，這種動態獲取的資訊以及動態呼叫物件的方法的功能稱為java語言的反射機制。

  • 有哪些途徑獲取到Class物件，Class類的含義和作用是什麼？

    • 每一個Class類的物件就代表了一種被載入進入JVM的類，它代表了該類的一種資訊對映。開發者可以通過3種途徑獲取到Class物件。
    • 技術部落格大總結
    • 第一種方式：Class的forName()方法的返回值就是Class型別，也就是動態匯入類的Class物件的引用。
    • public static Class<?> forName(String className) throws ClassNotFoundException

    • 第二種方式：每個類都會有一個名稱為Class的靜態屬性，通過它也是可以獲取到Class物件的，示例程式碼如下：

      Class<Student> clazz = Student.class;   // 訪問Student類的class屬性

    • 第三種方式：Object類中有一個名為getClass的成員方法，它返回的是物件的執行時類的Class物件。因為Object類是所有類的父類，所以，所有的物件都可以使用該方法得到它執行時類的Class物件，示例程式碼如下：

      Student stu = new Student();
Class<Student> clazz = stu.getClass();   // 呼叫Student物件的getName方法

  • 什麼是class類？

    • .class檔案:是由一個.java檔案通過編譯過程生成的.class檔案。Class物件:當Java虛擬機器載入一個.class檔案到記憶體時，都會生成一個對應的Class物件，注意的是這個Class物件有且只有一個存在於記憶體當中。

8.0.0.2 有哪些方式可以提高反射效率？為何反射消耗效能？究竟是怎麼影響的，舉例說明？

  • 有哪些方式可以提高反射效率？

    • 善用API：比如，儘量不要getMethods()後再遍歷篩選，而直接用getMethod(methodName)來根據方法名獲取方法。
    • 技術部落格大總結
    • 適當使用快取：比如，需要多次動態建立一個類的例項的時候，有快取的寫法會比沒有快取要快很多:
    // 1. 沒有快取
void createInstance(String className){
    return Class.forName(className).newInstance();
}

// 2. 快取forName的結果
void createInstance(String className){
    cachedClass = cache.get(className);
    if (cachedClass == null){
        cachedClass = Class.forName(className);
        cache.set(className, cachedClass);
    }
    return cachedClass.newInstance();
}
  • 為何反射消耗效能？

8.0.0.3 java反射機制提供了什麼功能？發射具有暴力訪問許可權，如何避免反射攻擊？

  • java反射機制提供了什麼功能？

    • 在執行時能夠判斷任意一個物件所屬的類
    • 在執行時構造任意一個類的物件
    • 在執行時判斷任意一個類所具有的成員變數和方法
    • 在執行時呼叫任一物件的方法技術部落格大總結
    • 在執行時建立新類物件
  • 發射具有暴力訪問許可權，如何避免反射攻擊？

  • 如何防止反射序列化攻擊單例

    • 列舉單例

      public enum Singleton {
    INSTANCE {
        @Override
        protected void read() {
            System.out.println("read");
        }
        @Override
        protected void write() {
            System.out.println("write");
        }
    };
    protected abstract void read();
    protected abstract void write();
}

    • class檔案：

      public abstract class Singleton extends Enum{
    private Singleton(String s, int i){
        super(s, i);
    }

    protected abstract void read();
    protected abstract void write();
    public static Singleton[] values(){
        Singleton asingleton[];
        int i;
        Singleton asingleton1[];
        System.arraycopy(asingleton = ENUM$VALUES, 0, asingleton1 = new Singleton[i = asingleton.length], 0, i);
        return asingleton1;
    }

    public static Singleton valueOf(String s) {
        return (Singleton)Enum.valueOf(singleton/Singleton, s);
    }

    Singleton(String s, int i, Singleton singleton){
        this(s, i);
    }

    public static final Singleton INSTANCE;
    private static final Singleton ENUM$VALUES[];

    static {
        INSTANCE = new Singleton("INSTANCE", 0){

            protected void read(){
                System.out.println("read");
            }

            protected void write(){
                System.out.println("write");
            }

        };
        ENUM$VALUES = (new Singleton[] {
            INSTANCE
        });
    }
}
      • 類的修飾abstract，所以沒法例項化，反射也無能為力。關於執行緒安全的保證，其實是通過類載入機制來保證的，我們看看INSTANCE的例項化時機，是在static塊中，JVM載入類的過程顯然是執行緒安全的。對於防止反序列化生成新例項的問題還不是很明白，一般的方法我們會在該類中新增上如下方法，不過列舉中也沒有顯示的寫明該方法。技術部落格大總結 
      //readResolve to prevent another instance of Singleton
private Object readResolve(){
    return INSTANCE;
}

8.0.0.4 通過反射獲得泛型的實際型別引數？反射獲取構造方法，變數，方法的方法是哪些？

  • 通過反射獲得泛型的實際型別引數

    • 把泛型變數當成方法的引數，利用Method類的getGenericParameterTypes方法來獲取泛型的實際型別引數

    • 例子：

      public class GenericTest {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        getParamType();
    }
    
     /*利用反射獲取方法引數的實際引數型別*/
    public static void getParamType() throws NoSuchMethodException{
        Method method = GenericTest.class.getMethod("applyMap",Map.class);
        //獲取方法的泛型引數的型別
        Type[] types = method.getGenericParameterTypes();
        System.out.println(types[0]);
        //引數化的型別
        ParameterizedType pType  = (ParameterizedType)types[0];
        //原始型別
        System.out.println(pType.getRawType());
        //實際型別引數
        System.out.println(pType.getActualTypeArguments()[0]);
        System.out.println(pType.getActualTypeArguments()[1]);
    }

    /*供測試引數型別的方法*/
    public static void applyMap(Map<Integer,String> map){

    }

}

    • 輸出結果：

      java.util.Map<java.lang.Integer, java.lang.String>
interface java.util.Map
class java.lang.Integer
class java.lang.String

  • 反射獲取構造方法，變數，方法的方法是哪些？技術部落格大總結

    • 在反射包中，我們常用的類主要有Constructor類表示的是Class 物件所表示的類的構造方法，利用它可以在執行時動態建立物件、Field表示Class物件所表示的類的成員變數，通過它可以在執行時動態修改成員變數的屬性值(包含private)、Method表示Class物件所表示的類的成員方法，通過它可以動態呼叫物件的方法(包含private)。

8.0.0.5 getGenericParameterTypes 與 getParameterTypes區別？

  • getGenericParameterTypes 與 getParameterTypes區別？

    • getGenericParameterTypes 與 getParameterTypes 都是獲取構成函式的引數型別

    • 前者返回的是Type型別，後者返回的是Class型別，由於Type頂級介面，Class也實現了該介面，因此Class類是Type的子類，Type 表示的全部型別而每個Class物件表示一個具體型別的例項，如String.class僅代表String型別。由此看來Type與 Class 表示型別幾乎是相同的，只不過Type表示的範圍比Class要廣得多而已。當然Type還有其他子類，如：

      • TypeVariable：表示型別引數，可以有上界，比如：T extends Number
      • ParameterizedType：表示引數化的型別，有原始型別和具體的型別引數，比如：List
      • WildcardType：表示萬用字元型別，比如：?, ? extends Number, ? super Integer

8.0.0.6 反射有什麼作用和應用？反射和註解相比，為何反射消耗效能，有什麼優缺點？

  • 反射有什麼作用和應用？

    • 含義：在執行狀態中，對於任意一個類都能知道它的所有屬性和方法，對於任何一個物件都能夠呼叫它的任何一個方法和屬性。
    • 功能：動態性，體現在：在執行時判斷任意一個類所具有的屬性和方法； 在執行時判斷任意一個物件所屬的類；在執行時構造任意一個類的物件；在執行時呼叫任意一個物件的方法；生成動態代理

  • 為何反射消耗效能

  • 有什麼優缺點

    • 優點

      • 動態編譯：執行時確定型別，繫結物件。動態編譯最大限度的發揮了java的靈活性，體現了多型的應用，有利於降低類之間的耦合性。
      • 反射機制的優點就是可以實現動態建立物件和編譯，體現出很大的靈活性，特別是在開發中。它的靈活性就表現的十分明顯。比如，一個大型的軟體，不可能一次就把把它設計的很完美，當這個程式編譯後，釋出了，當發現需要更新某些功能時，我們不可能要使用者把以前的解除安裝，再重新安裝新的版本，假如這樣的話，這個軟體肯定是沒有多少人用的。採用靜態的話，需要把整個程式重新編譯一次才可以實現功能的更新，而採用反射機制的話，它就可以不用解除安裝，只需要在執行時才動態的建立和編譯，就可以實現該功能。

其他介紹

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