Java中執行時型別識別RTTI

在Java中，並不是所有的型別資訊都能在編譯階段明確，有一些型別資訊需要在執行時才能確定，這種機制被稱為RTTI，英文全稱為Run-Time Type Identification，即執行時型別識別，有沒有一點“知行合一”的味道？執行時型別識別主要由Class類實現。

一、class 和Class

在Java中，我們常用“class”（首字母為小寫的c）關鍵字來定義一個類，說這個類是對某一類物件的抽象。例如：

public class Author {    private String penName;    private String realName;}

現在，我們想知道Author這個類本身的一些資訊（比如說類名），該怎麼辦呢？這時候就需要用到“Class”（首字母為大寫的C）類，該類包含了與類有關的資訊。請看程式碼：

public class RTTITest1 {
    public static void main(String[] args){                Author author = new Author();                Class c1 = author.getClass();                System.out.println(c1.getName());                //輸出com.feeler.interlive.rtti.Author        }}

當我們建立了作者物件author後，就可以通過author.getClass()獲取author的Class物件，通過c1.getName()可獲得wanger物件的類名。

再看如下程式碼，作者Author經過努力程式設計了作家Writer。

public class Writer extends Author {    private String honour;}public class RTTITest2 {    public static void main(String[] args) {        Author wanger = new Writer();        Class c1 = wanger.getClass();        System.out.println(c1.getName());        //輸出com.feeler.interlive.rtti.Writer    }}

 

在上例中，即使我們將Writer的物件引用wanger向上轉型為Author，wanger的Class物件型別依然是Writer（通過輸出結果可以判定）。這也就是說，Java能夠在執行時自動識別型別的資訊，它不會因為wanger的引用型別是Author而丟失wanger真正的型別資訊（Writer）。Java是怎麼做到這一點呢？

 

當Java建立某個類的物件，比如Writer類物件時，Java會檢查記憶體中是否有相應的Class物件。如果記憶體中沒有相應的Class物件，那麼Java會在.class檔案中尋找Writer類的定義，並載入Writer類的Class物件。

 

一旦Class物件載入成功，就可以用它來建立這種型別的所有物件。這也就是說，每個物件在執行時都會有對應的Class物件，這個Class物件包含了這個物件的型別資訊。因此，我們能夠通過Class物件知道某個物件“真正”的型別，並不會因為向上轉型而丟失。

二、獲取Class物件的更多方式

在使用getClass()方法獲取一個類的Class物件時，我們必須要先獲取這個類的物件，比如上面提到的wanger。如果我們之前沒有獲取這個類的物件，就需要用另外兩種方式來獲取類的Class物件：

//method2Class c2 = Writer.class;System.out.println(c2.getName());
//method3try {    Class c3 = Class.forName("com.feeler.interlive.rtti.Writer");    System.out.println(c3.getName());} catch (ClassNotFoundException e) {    e.printStackTrace();}

1）當使用.class來獲取Class物件時，不會自動地初始化該Class物件，初始化被延遲到了對靜態方法或者非final靜態域進行首次引用時才執行。這樣做不僅更簡單，而且更安全，因為它在編譯時就會受到檢查（因此不需要置於try語句塊中）。

2）Class.forName會自動地初始化該Class物件，但需要指定類名，並且需要置於try語句塊中。

三、Class豐富的方法和反射

Class類提供了豐富的方法來獲取Class的相關資訊，如下常見有

 

getClassLoader() #獲取類載入器

String getName() #獲取全路徑名Package getPackage() #獲取包類Method[] getMethods() #獲取類中的方法 反射的基礎Field[] getFields()   #獲取類中的field 反射的基礎Constructor<?>[] getConstructors() #獲取構造器 反射的基礎

還可以利用Class類提供的newInstance()方法來建立相應類的物件，比如:

Class c2 = Writer.class;System.out.println(c2.getName());
try {    Writer wangsan = (Writer) c2.newInstance();    System.out.println(wangsan);    // 輸出：com.cmower.java_demo.fifteen.Writer@7852e922} catch (InstantiationException | IllegalAccessException e1) {    e1.printStackTrace();}
// 由於我們在建立Class物件c2時沒有使用泛型，// 所以newInstance()返回的物件型別需要強轉為Writer。我們可以在此基礎上進行改進，示例如下： Class<Writer> c4 = Writer.class;System.out.println(c4.getName());
try {    Writer wangsan = c4.newInstance();    System.out.println(wangsan);    // 輸出：com.cmower.java_demo.fifteen.Writer@7852e922} catch (InstantiationException | IllegalAccessException e1) {    e1.printStackTrace();}

下面的例子其實涉及到了反射，Field、Method（還有例子中未提到的Constructor）都來自java.lang.reflect類庫。Class類與java.lang.reflect類庫一起對反射的概念進行了支援。

public class RTTITest3 {
    public static void main(String[] args) {        Class<Writer> c4 = Writer.class;        System.out.println(c4.getName());        try {            Writer wangsan = c4.newInstance();            System.out.println(wangsan);            Field[] fields = c4.getDeclaredFields();            for (Field field : fields) {                System.out.println(field.getName());            }            Method[] methods = c4.getDeclaredMethods();            for (Method method : methods) {                System.out.println(method.getName());            }        } catch (InstantiationException | IllegalAccessException e1) {            e1.printStackTrace();        }    }}

有時候，我們需要從磁碟檔案或網路檔案中讀取一串位元組碼，並把它轉換成一個類，這時候就需要用到反射。最常見的典型例子就是將一串JSON字串（在網路傳輸中最初的形態可能是位元組陣列）反射為對應型別的物件。

阿里巴巴提供的FastJSON提供了 toJSONString() 和 parseObject() 方法來將 Java 物件與 JSON 相互轉換。呼叫toJSONString方法即可將物件轉換成 JSON 字串，parseObject 方法則反過來將 JSON 字串轉換成物件。FastJSON的內部其實用的就是反射機制

package com.cmower.common.util;
import java.io.UnsupportedEncodingException;
import org.apache.commons.logging.Log;import org.apache.commons.logging.LogFactory;
import com.alibaba.fastjson.JSON;
@SuppressWarnings("all")public class JsonUtil {    private static Log logger = LogFactory.getLog("json");
    public static byte[] objectToByte(Object obj) throws UnsupportedEncodingException {        String jsonStr = JSON.toJSONString(obj);        logger.debug("序列化後資料：" + jsonStr);        return jsonStr.getBytes("UTF-8");    }
    public static <T> T byteToObject(byte[] data, Class<T> obj) throws UnsupportedEncodingException {        String objectString = new String(data, "UTF-8");        logger.debug("反序列化後資料 : " + objectString);        return JSON.parseObject(objectString, obj);    
}
public static <T> Object stringToObject(String data, Class<T> obj) throws UnsupportedEncodingException {

        logger.debug("反序列化後資料 : " + data);        return JSON.parseObject(data, obj);  
  }
}Reference:https://blog.csdn.net/qing_gee/article/details/8668462