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[Java知识库]反射枚举及 Lambda的使用

反射

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和方法；对于任意一个对象，都能够调用它的任意方法和属性，既然能拿到那么，我们就可以修改部分类型信息；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（reflection）机制。

** 用途(了解)**
1、在日常的第三方应用开发过程中，经常会遇到某个类的某个成员变量、方法或是属性是私有的或是只对系统应用开放，这时候就可以利用Java的反射机制通过反射来获取所需的私有成员或是方法。
2、反射最重要的用途就是开发各种通用框架，比如在spring中，我们将所有的类Bean交给spring容器管理，无论是XML配置Bean还是注解配置，当我们从容器中获取Bean来依赖注入时，容器会读取配置，而配置中给的就是类的信息，spring根据这些信息，需要创建那些Bean，spring就动态的创建这些类。

反射基本信息
Java程序中许多对象在运行时会出现两种类型：运行时类型(RTTI)和编译时类型，例如Person p = new Student()；这句代码中p在编译时类型为Person，运行时类型Student。程序需要在运行时发现对象和类的真实信心。而通过使用反射程序就能判断出该对象和类属于哪些类。

反射相关的类（重要）

在这里插入图片描述
** Class类(反射机制的起源 )**
Class帮助文档代表类的实体，在运行的Java应用程序中表示类和接口 .

Java文件被编译后，生成了.class文件，JVM此时就要去解读.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 .这样当程序在运行时，每个java文件就最终变成了Class类对象的一个实例。我们通过Java的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，使得这个类成为一个动态的类 .

Class类中的相关方法(方法的使用方法在后边的示例当中)

在这里插入图片描述

(重要)常用获得类中属性相关的方法(以下方法返回值为Field相关)

在这里插入图片描述

(了解)获得类中注解相关的方法

在这里插入图片描述

(重要)获得类中构造器相关的方法（以下方法返回值为Constructor相关）

在这里插入图片描述

(重要)获得类中方法相关的方法（以下方法返回值为Method相关）

在这里插入图片描述

反射示例

获得Class对象的三种方式

在反射之前，我们需要做的第一步就是先拿到当前需要反射的类的Class对象，然后通过Class对象的核心方法，达到反射的目的，即：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和方法；对于任意一个对象，都能够调用它的任意方法和属性，既然能拿到那么，我们就可以修改部分类型信息

第一种，使用 Class.forName(“类的全路径名”); 静态方法。
前提：已明确类的全路径名。
第二种，使用 .class 方法。
说明：仅适合在编译前就已经明确要操作的 Class
第三种，使用类对象的 getClass() 方法


class Student{
//私有属性name
private String name = "bit";
//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 eat");
}
public void sleep(){
System.out.println("i am pig");
}
private void function(String str) {
System.out.println(str);
}
@Override
public String toString() {
return "Student{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
'}';
}
}
public class TestDemo {
public static void main(String[] args) {
/*
1.通过getClass获取Class对象
*/
Student s1 = new Student();
Class c1 = s1.getClass();
/*
2.直接通过 类名.class 的方式得到,该方法最为安全可靠，程序性能更高
这说明任何一个类都有一个隐含的静态成员变量 class
*/
Class c2 = Student.class;
/*
3、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 c3 = null;
try {
//注意这里是类的全路径，如果有包需要加包的路径
c3 = Class.forName("Student");
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
//一个类在 JVM 中只会有一个 Class 实例,即我们对上面获取的
//c1,c2,c3进行 equals 比较，发现都是true
System.out.println(c1.equals(c2));
System.out.println(c1.equals(c3));
System.out.println(c2.equals(c3));
}
}

反射的使用

接下来我们开始使用反射，我们依旧反射上面的Student类，把反射的逻辑写到另外的类当中进行理解

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;

public class ReflectClassDemo {
// 创建对象
public static void reflectNewInstance() {
try {
Class<?> classStudent = Class.forName("Student");
Object objectStudent = classStudent.newInstance();
Student student = (Student) objectStudent;
System.out.println("获得学生对象："+student);
} catch (Exception ex) {
ex.printStackTrace();
}
}
// 反射私有的构造方法 屏蔽内容为获得公有的构造方法
public static void reflectPrivateConstructor() {
try {
Class<?> classStudent = Class.forName("Student");
//注意传入对应的参数
Constructor<?> declaredConstructorStudent =
classStudent.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);
//Constructor<?> declaredConstructorStudent = classStudent.getConstructor();
//设置为true后可修改访问权限
declaredConstructorStudent.setAccessible(true);
Object objectStudent = declaredConstructorStudent.newInstance("高博",15);
//Object objectStudent = declaredConstructorStudent.newInstance();
Student student = (Student) objectStudent;
System.out.println("获得私有构造哈数且修改姓名和年龄："+student);
} catch (Exception ex) {
ex.printStackTrace();
}
}
// 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();
}
}
// 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,"我是给私有的function函数传的参数");
} catch (Exception ex) {
ex.printStackTrace();
}
}
public static void main(String[] args) {
//reflectNewInstance();
//reflectPrivateConstructor();
//reflectPrivateField();
reflectPrivateMethod();
}
}

反射优点和缺点

优点：

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
增加程序的灵活性和扩展性，降低耦合性，提高自适应能力
反射已经运用在了很多流行框架如：Struts、Hibernate、Spring 等等。

缺点：

使用反射会有效率问题。会导致程序效率降低。具体参考这里：http://www.imooc.com/article/293679
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。

枚举的使用

背景及定义
枚举是在JDK1.5以后引入的。主要用途是：将一组常量组织起来，在这之前表示一组常量通常使用定义常量的方式：

public static int final RED = 1;
public static int final GREEN = 2;
public static int final BLACK = 3;

但是常量举例有不好的地方，例如：可能碰巧有个数字1，但是他有可能误会为是RED，现在我们可以直接用枚举来进行组织，这样一来，就拥有了类型，枚举类型。而不是普通的整形1.

public enum TestEnum {
RED,BLACK,GREEN;
}

优点:将常量组织起来统一进行管理
场景：错误状态码，消息类型，颜色的划分，状态机等等…
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类。

switch语句

public enum TestEnum {
RED,BLACK,GREEN,WHITE;
public static void main(String[] args) {
TestEnum testEnum2 = TestEnum.BLACK;
switch (testEnum2) {
case RED:
System.out.println("red");
break;
case BLACK:
System.out.println("black");
break;
case WHITE:
System.out.println("WHITE");
break;
case GREEN:
System.out.println("black");
break;
default:
break;
}
}
}

常用方法
Enum 类的常用方法

在这里插入图片描述


public enum TestEnum {
RED,BLACK,GREEN,WHITE;
public static void main(String[] args) {
TestEnum[] testEnum2 = TestEnum.values();
for (int i = 0; i < testEnum2.length; i++) {
System.out.println(testEnum2[i] + " " + testEnum2[i].ordinal());
}
System.out.println("=========================");
System.out.println(TestEnum.valueOf("GREEN"));
}
}

public enum TestEnum {
RED,BLACK,GREEN,WHITE;
public static void main(String[] args) {
//拿到枚举实例BLACK
TestEnum testEnum = TestEnum.BLACK;
//拿到枚举实例RED
TestEnum testEnum21 = TestEnum.RED;
System.out.println(testEnum.compareTo(testEnum21));
System.out.println(BLACK.compareTo(RED));
System.out.println(RED.compareTo(BLACK));
}
}

重要：枚举的构造方法默认是私有的

public enum TestEnum {
RED("red",1),BLACK("black",2),WHITE("white",3),GREEN("green",4);
private String name;
private int key;
/**
* 1、当枚举对象有参数后，需要提供相应的构造函数
* 2、枚举的构造函数默认是私有的 这个一定要记住
* @param name
* @param key
*/
private TestEnum (String name,int key) {
this.name = name;
this.key = key;
}
public static TestEnum getEnumKey (int key) {
for (TestEnum t: TestEnum.values()) {
if(t.key == key) {
return t;
}
}
return null;
}
public static void main(String[] args) {
System.out.println(getEnumKey(2));
}
}

枚举优点缺点

优点：

枚举常量更简单安全。
枚举具有内置方法，代码更优雅
缺点：
不可继承，无法扩展

枚举和反射

我们刚刚在反射里边看到了，任何一个类，哪怕其构造方法是私有的，我们也可以通过反射拿到他的实例对象，那么枚举的构造方法也是私有的，我们是否可以拿到呢？接下来，我们来实验一下：同样利用上述提供的枚举类来进行举例

public enum TestEnum {
RED("red",1),BLACK("black",2),WHITE("white",3),GREEN("green",4);
private String name;
private int key;
/**
* 1、当枚举对象有参数后，需要提供相应的构造函数
* 2、枚举的构造函数默认是私有的 这个一定要记住
* @param name
* @param key
*/
private TestEnum (String name,int key) {
this.name = name;
this.key = key;
}
public static TestEnum getEnumKey (int key) {
for (TestEnum t: TestEnum.values()) {
if(t.key == key) {
return t;
}
}
return null;
}
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);
Object objectStudent = declaredConstructorStudent.newInstance("绿色",666);
TestEnum testEnum = (TestEnum) objectStudent;
System.out.println("获得枚举的私有构造函数："+testEnum);
} catch (Exception ex) {
ex.printStackTrace();
}
}
public static void main(String[] args) {
reflectPrivateConstructor();
}
}

在这里插入图片描述
老铁们啊，看到没有哇！异常信息是： java.lang.NoSuchMethodException: TestEnum.(java.lang.String,int) ,什么意思是：就是没有对应的构造方法，我的天呐！我们提供的枚举的构造方法就是两个参数分别是String 和 int 啊！！！！问题出现在哪里呢，我们所有的枚举类，都是默认继承与java.lang.Enum ,说到继承，继承了什么？继承了父类除构造函数外的所有东西，并且子类要帮助父类进行构造！
而我们写的类，并没有帮助父类构造！那意思是，我们要在自己的枚举类里面，提供super吗？不是的，枚举比较特殊，虽然我们写的是两个，但是默认他还添加了两个参数，哪两个参数呢？我们看一下Enum类的源码：

protected Enum(String name, int ordinal) {
this.name = name;
this.ordinal = ordinal;
}

也就是说，我们自己的构造函数有两个参数一个是String一个是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：

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,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("绿色",666,"父类参
数",888);
TestEnum testEnum = (TestEnum) objectStudent;
System.out.println("获得枚举的私有构造函数："+testEnum);
} catch (Exception ex) {
ex.printStackTrace();
}
}

在这里插入图片描述

面试问题(单例模式学完后可以回顾)：

public class Singleton {
private volatile static Singleton uniqueInstance;
private Singleton() {}
public static Singleton getInstance() {
if (uniqueInstance == null) {
synchronized (Singleton.class){
if(uniqueInstance == null){//进入区域后，再检查一次，如果仍是null,才创建实例
uniqueInstance = new Singleton();
}
}
}
return uniqueInstance;
}
}

用静态内部类实现一个单例模式

class Singleton {
/** 私有化构造器 */
private Singleton() {
}
/** 对外提供公共的访问方法 */
public static Singleton getInstance() {
return UserSingletonHolder.INSTANCE;
}
/** 写一个静态内部类，里面实例化外部类 */
private static class UserSingletonHolder {
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Singleton u1 = Singleton.getInstance();
Singleton u2 = Singleton.getInstance();
System.out.println("两个实例是否相同："+ (u1==u2));
}
}

用枚举实现一个单例模式

public enum TestEnum {
INSTANCE;
public TestEnum getInstance(){
return INSTANCE;
}
public static void main(String[] args) {
TestEnum singleton1=TestEnum.INSTANCE;
TestEnum singleton2=TestEnum.INSTANCE;
System.out.println("两个实例是否相同："+(singleton1==singleton2));
}
}

Lambda表达式

背景

Lambda表达式是Java SE 8中一个重要的新特性。lambda表达式允许你通过表达式来代替功能接口。 lambda表达式就和方法一样,它提供了一个正常的参数列表和一个使用这些参数的主体(body,可以是一个表达式或一个代码块)。 Lambda 表达式（Lambda expression）可以看作是一个匿名函数，基于数学中的λ演算得名，也可称为闭包（Closure）。

Lambda表达式的语法

基本语法: (parameters) -> expression 或 (parameters) ->{ statements; }

Lambda表达式由三部分组成：

paramaters：类似方法中的形参列表，这里的参数是函数式接口里的参数。这里的参数类型可以明确的声明也可不声明而由JVM隐含的推断。另外当只有一个推断类型时可以省略掉圆括号。
->：可理解为“被用于”的意思
方法体：可以是表达式也可以代码块，是函数式接口里方法的实现。代码块可返回一个值或者什么都不反回，这里的代码块块等同于方法的方法体。如果是表达式，也可以返回一个值或者什么都不反回。

// 1. 不需要参数,返回值为 2
() -> 2
// 2. 接收一个参数(数字类型),返回其2倍的值
x -> 2 * x
// 3. 接受2个参数(数字),并返回他们的和
(x, y) -> x + y
// 4. 接收2个int型整数,返回他们的乘积
(int x, int y) -> x * y
// 5. 接受一个 string 对象,并在控制台打印,不返回任何值(看起来像是返回void)
(String s) -> System.out.print(s

函数式接口

注意：

如果一个接口只有一个抽象方法，那么该接口就是一个函数式接口
如果我们在某个接口上声明了 @FunctionalInterface 注解，那么编译器就会按照函数式接口的定义来要求该接口，这样如果有两个抽象方法，程序编译就会报错的。所以，从某种意义上来说，只要你保证你的接口中只有一个抽象方法，你可以不加这个注解。加上就会自动进行检测的。

@FunctionalInterface
interface NoParameterNoReturn {
//注意：只能有一个方法
void test();
}

@FunctionalInterface
interface NoParameterNoReturn {
void test();
default void test2() {
System.out.println("JDK1.8新特性，default默认方法可以有具体的实现");
}
}

Lambda表达式的基本使用

//无返回值无参数
@FunctionalInterface
interface NoParameterNoReturn {
void test();
}
//无返回值一个参数
@FunctionalInterface
interface OneParameterNoReturn {
void test(int a);
}
//无返回值多个参数
@FunctionalInterface
interface MoreParameterNoReturn {
void test(int a,int b);
}
//有返回值无参数
@FunctionalInterface
interface NoParameterReturn {
int test();
}
//有返回值一个参数
@FunctionalInterface
interface OneParameterReturn {
int test(int a);
}
//有返回值多参数
@FunctionalInterface
interface MoreParameterReturn {
int test(int a,int b);
}

我们在上面提到过，Lambda表达式本质是一个匿名函数，函数的方法是：返回值方法名参数列表方法体。在，Lambda表达式中我们只需要关心：参数列表方法体。

public class TestDemo {
public static void main(String[] args) {
NoParameterNoReturn noParameterNoReturn = ()->{
System.out.println("无参数无返回值");
};
noParameterNoReturn.test();
OneParameterNoReturn oneParameterNoReturn = (int a)->{
System.out.println("无参数一个返回值："+ a);
};
oneParameterNoReturn.test(10);
MoreParameterNoReturn moreParameterNoReturn = (int a,int b)->{
System.out.println("无返回值多个参数："+a+" "+b);
};
moreParameterNoReturn.test(20,30);
NoParameterReturn noParameterReturn = ()->{
System.out.println("有返回值无参数！");
return 40;
};
//接收函数的返回值
int ret = noParameterReturn.test();
System.out.println(ret);
OneParameterReturn oneParameterReturn = (int a)->{
System.out.println("有返回值有参数！");
return a;
};
ret = oneParameterReturn.test(50);
System.out.println(ret);
MoreParameterReturn moreParameterReturn = (int a,int b)->{
System.out.println("有返回值多个参数！");
return a+b;
};
ret = moreParameterReturn.test(60,70);
System.out.println(ret);
}
}

1. 参数类型可以省略，如果需要省略，每个参数的类型都要省略。
2. 参数的小括号里面只有一个参数，那么小括号可以省略
3. 如果方法体当中只有一句代码，那么大括号可以省略
4. 如果方法体中只有一条语句，其是return语句，那么大括号可以省略，且去掉return关键字。

public static void main(String[] args) {
MoreParameterNoReturn moreParameterNoReturn = ( a, b)->{
System.out.println("无返回值多个参数，省略参数类型："+a+" "+b);
};
moreParameterNoReturn.test(20,30);
OneParameterNoReturn oneParameterNoReturn = a ->{
System.out.println("无参数一个返回值,小括号可以胜率："+ a);
};
oneParameterNoReturn.test(10);
NoParameterNoReturn noParameterNoReturn = ()->System.out.println("无参数无返回值，方法体中只有
一行代码");
noParameterNoReturn.test();
//方法体中只有一条语句，且是return语句
NoParameterReturn noParameterReturn = ()-> 40;
int ret = noParameterReturn.test();
System.out.println(ret);
}

匿名内部类

匿名内部类就是没有名字的内部类。我们这里只是为了说明变量捕获，所以，匿名内部类只要会使用就好，那么下面我们来，简单的看看匿名内部类的使用就好了。
具体想详细了解的同学戳这里：https://www.cnblogs.com/SQP51312/p/6100314.html

我们通过简单的代码来学习一下

class Test {
public void func(){
System.out.println("func()");
}
}
public class TestDemo {
public static void main(String[] args) {
new Test(){
@Override
public void func() {
System.out.println("我是内部类，且重写了func这个方法！");
}
};
}
}

匿名内部类的变量捕获

class Test {
public void func(){
System.out.println("func()");
}
}
public class TestDemo {
public static void main(String[] args) {
int a = 100;
new Test(){
@Override
public void func() {
System.out.println("我是内部类，且重写了func这个方法！");
System.out.println("我是捕获到变量 a == "+a
+" 我是一个常量，或者是一个没有改变过值的变量！");
}
};
}
}

Lambda的变量捕获

@FunctionalInterface
interface NoParameterNoReturn {
void test();
}
public static void main(String[] args) {
int a = 10;
NoParameterNoReturn noParameterNoReturn = ()->{
// a = 99; error
System.out.println("捕获变量："+a);
};
noParameterNoReturn.test();
}

Lambda在集合当中的使用
在这里插入图片描述

以上方法的作用可自行查看我们发的帮助手册。我们这里会示例一些方法的使用。注意：Collection的forEach()方法是从接口 java.lang.Iterable 拿过来的

Collection接口

forEach() 方法演示
该方法在接口 Iterable 当中，原型如下：

default void forEach(Consumer<? super T> action) {
Objects.requireNonNull(action);
for (T t : this) {
action.accept(t);
}
}

该方法表示：对容器中的每个元素执行action指定的动作

public static void main(String[] args) {
ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
list.add("Hello");
list.add("bit");
list.add("hello");
list.add("lambda");
list.forEach(new Consumer<String>(){
@Override
public void accept(String str){
//简单遍历集合中的元素。
System.out.print(str+" ");
}
});
}

输出结果：Hello bit hello lambda

List接口

sort()方法的演示
sort方法源码：该方法根据c指定的比较规则对容器元素进行排序。

public void sort(Comparator<? super E> c) {
final int expectedModCount = modCount;
Arrays.sort((E[]) elementData, 0, size, c);
if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
modCount++;
}

public static void main(String[] args) {
ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
list.add("Hello");
list.add("bit");
list.add("hello");
list.add("lambda");
list.sort(new Comparator<String>() {
@Override
public int compare(String str1, String str2){
//注意这里比较长度
return str1.length()-str2.length();
}
});
System.out.println(list);
}

输出结果：bit, Hello, hello, lambda

修改为lambda表达式

public static void main(String[] args) {
ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
list.add("Hello");
list.add("bit");
list.add("hello");
list.add("lambda");
//调用带有2个参数的方法，且返回长度的差值
list.sort((str1,str2)-> str1.length()-str2.length());
System.out.println(list);
}

** Map接口**

HashMap 的 forEach()
该方法原型如下

default void forEach(BiConsumer<? super K, ? super V> action) {
Objects.requireNonNull(action);
for (Map.Entry<K, V> entry : entrySet()) {
K k;
V v;
try {
k = entry.getKey();
v = entry.getValue();
} catch(IllegalStateException ise) {
// this usually means the entry is no longer in the map.
throw new ConcurrentModificationException(ise);
}
action.accept(k, v);
}
}

作用是对Map中的每个映射执行action指定的操作。
代码示例：

public static void main(String[] args) {
HashMap<Integer, String> map = new HashMap<>();
map.put(1, "hello");
map.put(2, "bit");
map.put(3, "hello");
map.put(4, "lambda");
map.forEach(new BiConsumer<Integer, String>(){
@Override
public void accept(Integer k, String v){
System.out.println(k + "=" + v);
}
});
}

输出结果：
1=hello 2=bit 3=hello 4=lambda

使用lambda表达式后的代码：

public static void main(String[] args) {
HashMap<Integer, String> map = new HashMap<>();
map.put(1, "hello");
map.put(2, "bit");
map.put(3, "hello");
map.put(4, "lambda");
map.forEach((k,v)-> System.out.println(k + "=" + v));
}