Java复习——反射和泛型的复习

反射

Class类

一个类被类加载器加载到内存之中，占有一片区域，这个空间里的内容就是类的字节码，不同的类的字节码是不一样的，这一个个空间页可以使用类来表示，这就是Class类。

根据这个概念可知：不同类对应的Class类是不一样的，同一类的不同对象对应的Class类则是一样的

九大预定义对象

这九大指的是基本的 Java 类型（boolean、byte、char、short、int、long、float 和 double）和关键字 void 也可以表示为 Class 对象，这里值得注意的一点是：Java基本类型和其包装类的Class类型是不同的。

数组类型的Class对象

我们知道数组也作为一种对象存在，具有相同个数和类型的数组属于同一类型，具有相同的Class对象，我们可以调用数组的Class类中的getSuperClass方法来获得数组的父类，可以看到是Object，所以基本类型的数组可以为Object使用，但是不可以作为Object[]使用。

在框架的设计中很多都用到了反射，比如spring中我们在applicationContext.xml中配置类，通过反射+工厂模式得到类的实例，就可以操作类了——操作一个类可以分为操作属性，构造方法，普通方法。在最后我通过反射完成一个解析properties文件来创建集合的小例子，这也是框架中经常使用的通过配置文件创建类的功能。

反射的原理

我们编写的Java文件是xxx.java保存在硬盘上的，只是.java是无法运行的，需要编译成.class文件，JVM再将这个class文件通过类加载器加载到内存中，这个class文件在内存中是以Class类的形式表示。所以，使用反射的第一步是得到Class类（因为.java文件和没有加载到内存的.class文件计算机都是无法操作的），得到Class类就可以操作类的内容了(属性，构造方法，普通方法)

属性类：Field 构造方法类：Constructor 普通方法类：Method

获得Class类

方法一：类名.class

Class clazz1=Person.class;

方法二：实例.getClass()

Class clazz2=new Person().getClass();

方法三：Class.forName("类的全路径") 最常用

Class clazz3=Class.forName("cn.lynu.model.Person");

实例化对象

如果不使用new的方式，如何获得一个类的实例化? 那就是使用反射的newInstance()方法

Class clazz3=Class.forName("cn.lynu.model.Person");
Person person=(Person)clazz3.newInstance();

使用反射操作无参构造

    /**
     * 反射操作无参构造函数
     * @throws Exception 
     */
    @Test
    public void fun1() throws Exception{
        Class clazz = Class.forName("cn.lynu.model.Person"); //得到class类
        Person p1 = (Person) clazz.newInstance();          //通过反射得到实例
        p1.setName("lz");
        System.out.println(p1.getName());
    }

这里我通过反射得到Person类的实例p1，通过p1给Name属性赋值

使用反射操作有参构造

主要使用的是getConstructor(构造方法参数的Class类)获得Constructor类，再通过Constructor类实例化，实例化的过程就可以给值了

    /**
     * 反射操作有参构造函数
     * @throws Exception 
     */
    @Test
    public void fun2() throws Exception{
        Class clazz = Class.forName("cn.lynu.model.Person");
        //使用getConstructor(可变参数 参数类型的class类)得到构造函数类
        Constructor constructor = clazz.getConstructor(String.class,int.class);
        Person p2 = (Person) constructor.newInstance("lz",21);
        System.out.println(p2.getName()+" "+p2.getAge());
    }

使用反射操作属性

主要使用的是getDeclaredField("属性名")得到Field类，通过Field类设置属性的值(set()方法)，对了，不要忘了使用 setAccessible(true); 就可以操作私有的属性(属性一般都是私有的)

    /**
     * 反射操作属性
     * @throws Exception 
     */
    @Test
    public void fun3() throws Exception{
        Class clazz = Class.forName("cn.lynu.model.Person");
        //通过getDeclaredField(属性名)得到属性类
        Field age = clazz.getDeclaredField("age"); 
        //私有属性需要设置setAccessible(true),必须在设置参数之前
        age.setAccessible(true);
        //反射实例化对象
        Person p3 = (Person) clazz.newInstance();
        age.set(p3, 21);  //设置参数
        System.out.println(p3.getAge());
    }

问题：如何通过反射调用类中静态的属性？答案就是在set方法的时候，第一个参数给个null即可

使用反射操作普通方法

主要使用getDeclaredMethod("方法名","参数Class类")获得Method类，再通过Method类的invoke()方法给方法赋值。如果操作的是私有的方法也需要设置setAccessible(true); 。当操作的是静态的方法时候，因为静态方法调用的方式是类名.方法名，所以使用反射操作静态方法的时候不需要实例 m1.invoke(null,"lz");

    /**
     * 反射操作普通函数
     * @throws Exception 
     */
    @Test
    public void fun4() throws Exception{
        Class<?> clazz = Class.forName("cn.lynu.model.Person");
        //使用getDeclaredMethod(方法名,方法参数Class类)得到方法类
        Method name = clazz.getDeclaredMethod("setName", String.class);
        Person p4 = (Person) clazz.newInstance();   //反射实例化
        name.invoke(p4, "lz");     //给普通方法设置参数
        System.out.println(p4.getName());
    }

问题：如何通过反射调用类中静态方法？答案就是invoke方法第一个参数传null

反射的小例子:

properties文件:

className=java.util.HashSet

解析配置文件通过反射创建集合：

    @Test
    public void fun()throws Exception{
        InputStream inStream=new FileInputStream("src/config.properties");
        Properties properties = new Properties();
        properties.load(inStream);
        inStream.close();
        String className=properties.getProperty("className");
        Collection collection=(Collection)(Class.forName(className).newInstance());
        collection.add("a");
        collection.add("b");
        collection.add("a");
        System.out.println(collection.toString());
    }

泛型

泛型多用于集合之上，例如这样的场景：将一个字符串类型的值放入到集合中，这个值就会失去其类型，统一为Object类型，而后再将这个值取出进行类型转换，就容易出现类型转换异常，因为Object可以转换为任何类型，要解决这样的问题就需要使用泛型

泛型语法

一般情况下我们使用T表示泛型，但这不是强制要求。注意：给这个T赋具体类型的时候要使用基本类型的包装类

在集合上使用集合<具体类型>
在返回值和形参上使用
在类上使用 class A<T>
在方法上使用 public <T> void fun1(T t1){} public <T> T fun2(T t1,T t2){}
在局部变量（因为要使用T，就需要在已定义过的地方，所以可以在泛型方法和泛型类的成员属性使用）上使用

public <T> void fun1(){
        T abc;
}

class a<T>{
        T bcd;
}

泛型的擦除

泛型是给编译器看的，用于限定参数的类型，让编译器挡住非法参数输入，但是通过编译之后，编译器在编译代码的时候就不存在泛型了，因为被擦除掉了，使程序效率不受影响

在集合中使用泛型

这应该是最常见的一个应用场景了，我们在定义一个集合的时候编译器提醒我们使用泛型，我们使用的泛型的具体类型一定要是引用类型，不能是基本数据类型，如int，float之类的，但是我们可以将基本数据类型的值添加到泛型是其包装类的集合中，这是因为JDK5自动拆装箱的存在：

List<String> list1=new ArrayList<String>();     //正确

List<Integer> list2=new ArrayList<Integer>();   //正确

List<int> list3=new ArrayList<int>();      //错误

为了证明泛型只存在编译阶段，我们可以使用反射来跳过编译，并向集合中添加不同于指定泛型类型的值：

//指定集合的泛型为Integer , 说明这个集合只可以添加Integer类型的值(int也可以,自动拆装箱)
List<Integer> list4=new ArrayList<Integer>();

//使用反射向list4中添加一个String（破环了泛型的编译期类型限制）
List.class.getMethod("add",Object.class).invoke(list4,"abc");

这个结果完全没有问题，可见泛型只存在于编译阶段

集合中泛型的注意点

我们可以将有 “<类型>” 这样的类型称之为参数化类型，没有的称之为原始类型

1.参数化类型和原始类型相互兼容，不论是将一个参数化类型给原始类型，还是反过来，都不会出错，只是会有一个警告

// 参数化类型给原始类型不报错,会警告
List list = new ArrayList<String>();

// 原始类型给参数化类型不报错,会警告
List<String> list2 = new ArrayList();

在编译阶段，调用这个集合是以赋值号左边的变量为准，没加泛型就是Object类型，加了泛型就以实际的泛型类型为准

2.参数化类型不考虑继承关系

也就是说即使赋值号左右两边的泛型类型存在继承关系，也无法通过编译

List<Object> list3=new ArrayList<Integer>();   //错误

List<String> list3=new ArrayList<Object>();   //也错误

基于上面两点，我们来看一个例子：

List l1=new ArrayList<String>();

List<Object> l2=l1;

这两句会通过编译吗？答案是会原因自己想想吧

最后再来看一个复杂点的集合中泛型的使用：

我们使用map的entrySet()方法获得存在key-value映射关系的Set集合，遍历并输出，相当于另一种得到map中元素的方法

//使用泛型演示对map的操作
        Map<String, Integer> map=new HashMap<String, Integer>();
        map.put("a", 1);
        map.put("b", 2);
        map.put("c", 3);
        
        //entrySet()返回此映射中包含的映射关系的set集合
        Set<Entry<String, Integer>> entrySet = map.entrySet();
        for(Entry<String, Integer> entry:entrySet){
            System.out.println(entry.getKey()+":"+entry.getValue());
        }

Entry类型的全限定名是 java.util.Map.Entry 因为map中获得key-value映射关系的情况经常发生，所以java提供了这个类型

通配符 ?

使用通配符可以比使用泛型更增强通用性，？表示通配符，它被限定在 <> 中，例如<?> 。通配符的使用场景只能在方法的形参中，虽然通配符增强了通用性，但是限制或者是说局限也多，例如变量不可以使用

通配符可以分为：

无限定通配符：<?>

子类限定通配符：<? extends Number> 表示泛型类型只能是Number 或者是其子类

父类限定通配符：<? super Integer> 表示泛型类型只能是Integer或者是其父类

一个使用通配符的例子：

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        List<Integer> list= new ArrayList<Integer>();
        list.add(1);        

        fun1(list);
        
    }

    /**
     * 使用通配符增强通用性
     * @param list
     */
    public static void fun1(List<? extends Number> list){
       list.get(0);
    }

泛型类似于C++中模板

Java中的泛型像C++中模板一样使用，但是其本质还是有区别的，Java中的泛型并没有C++的模板那么强大，我们之前说了，泛型只存在与编译阶段，等到运行期就不存在泛型了，但是我们还是可以利用泛型来增强一些方法和类的通用性。

下面是一个使用泛型进行数组元素颠倒顺序的例子，使用泛型增加了通用性

import java.util.Arrays;

public class TestDemo3 {

    public static void main(String[] args) {
        Integer[] arr1={1,2,3,4,5,6};
        System.out.println(Arrays.toString(arr1));
        reverse(arr1);
        System.out.println(Arrays.toString(arr1));
        System.out.println("==================");
        String[] arr2={"aaa","bbb","ccc","eee","fff"};
        System.out.println(Arrays.toString(arr2));
        reverse(arr2);
        System.out.println(Arrays.toString(arr2));
    }
    
    /**
     * 使用泛型颠倒数组元素
     */
    public static <T> void reverse(T[] arr){
        for(int i=0;i<(arr.length/2);i++){
            T temp=arr[i];
            arr[i]=arr[arr.length-1-i];
            arr[arr.length-1-i]=temp;
        }
    }

}

reverse()方法使用泛型，所以我们不管数组到底是什么类型的，都可以完成元素的颠倒操作

区分泛型类中的方法和泛型方法

泛型类中的方法：

class A<T>{
  public T fun1(T t1){}       //不是泛型方法，只是泛型类中的一个方法
}

泛型方法：

public <T>  T fun1(T t1){}        //泛型方法

这俩个fun1方法表达意思是不一样的，泛型方法与泛型类没什么关系，泛型方法不一定要在泛型类中，泛型类中也不一定都是泛型方法

泛型的继承和实现

泛型可以认为不可以继承，子类不是泛型类：

class A<T>{}

class AA1 extends A<String>  {}        //这个AA1不是泛型类，只是其父类A是泛型类（必须在声明的时候需要指定父类泛型的具体类型）

这个例子中AA1不是泛型类，只是其父类泛型类，AA1在声明的时候需要指定父类泛型的具体类型

子类是泛型类 :

class A<T>{}

class AA2<T> extends A<T> {}          //子类也是泛型类

这里子类AA2是泛型类，继承的父类A也是泛型类，子类也是泛型类情况下，可以实例化AA2的时候再指明泛型的具体类型

public class TestDemo5{
    public static void main(String[] args) {
        AA1 aa1=new AA1();
        aa1.fun2(t1);        //t1为Integer类型
        
        AA2<String> aa2=new AA2<String>(); //泛型类在实例化时指定类型
        aa2.fun2(t1);        //t1为String类型
    }
}

class A<T>{
    
    private T ab;
    
    public void fun1(){}
    
    public void fun2(T t1){}
    
    public void fun3(T t1,T t2){}
}

class AA1 extends A<Integer>{     //继承于泛型类A,AA1不是泛型类
    
}

class AA2<T> extends A<T>{        //继承于泛型类A,AA2是泛型类
    
}