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这里我要谈点题外话

JAVA反射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;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。

JAVA反射(放射)机制:“程序运行时,允许改变程序结构或变量类型,这种语言称为动态语言”。从这个观点看,Perl,Python,Ruby是动态语言,C++,Java,C#不是动态语言。但是JAVA有着一个非常突出的动态相关机制:Reflection,用在Java身上指的是我们可以于运行时加载、探知、使用编译期间完全未知的classes。换句话说,Java程序可以加载一个运行时才得知名称的class,获悉其完整构造(但不包括methods定义),并生成其对象实体、或对其fields设值、或唤起其methods。Java反射机制主要提供了以下功能:在运行时判断任意一个对象所属的类;在运行时构造任意一个类的对象;在运行时判断任意一个类所具有的成员变量和方法;在运行时调用任意一个对象的方法;生成动态代理。

有时候我们说某个语言具有很强的动态性,有时候我们会区分动态和静态的不同技术与作法。我们朗朗上口动态绑定(dynamicbinding)、动态链接(dynamiclinking)、动态加载(dynamicloading)等。然而“动态”一词其实没有绝对而普遍适用的严格定义,有时候甚至像面向对象当初被导入编程领域一样,一人一把号,各吹各的调。

一般而言,开发者社群说到动态语言,大致认同的一个定义是:“程序运行时,允许改变程序结构或变量类型,这种语言称为动态语言”。从这个观点看,Perl,Python,Ruby是动态语言,C++,Java,C#不是动态语言。

尽管在这样的定义与分类下Java不是动态语言,它却有着一个非常突出的动态相关机制:Reflection。这个字的意思是“反射、映象、倒影”,用在Java身上指的是我们可以于运行时加载、探知、使用编译期间完全未知的classes。换句话说,Java程序可以加载一个运行时才得知名称的class,获悉其完整构造(但不包括methods定义),并生成其对象实体、或对其fields设值、或唤起其methods。这种“看透class”的能力(theabilityoftheprogramtoexamineitself)被称为introspection(内省、内观、反省)。Reflection和introspection是常被并提的两个术语。

Java如何能够做出上述的动态特性呢?这是一个深远话题,本文对此只简单介绍一些概念。整个篇幅最主要还是介绍ReflectionAPIs,也就是让读者知道如何探索class的结构、如何对某个“运行时才获知名称的class”生成一份实体、为其fields设值、调用其methods。本文将谈到java.lang.Class,以及java.lang.reflect中的Method、Field、Constructor等等classes

众所周知Java有个Object类,是所有Java类的继承根源,其内声明了数个应该在所有Java类中被改写的方法:hashCode()、equals()、clone()、toString()、getClass()等。其中getClass()返回一个Class对象。

Class类十分特殊。它和一般类一样继承自Object,其实体用以表达Java程序运行时的classes和interfaces,也用来表达enum、array、primitiveJavatypes(boolean,byte,char,short,int,long,float,double)以及关键词void。当一个class被加载,或当加载器(classloader)的defineClass()被JVM调用,JVM便自动产生一个Class对象。如果您想借由“修改Java标准库源码”来观察Class对象的实际生成时机(例如在Class的constructor内添加一个println()),这样是行不通的!因为Class并没有publicconstructor。

Class是Reflection故事起源。针对任何您想探勘的类,唯有先为它产生一个Class对象,接下来才能经由后者唤起为数十多个的ReflectionAPIs。这些APIs将在稍后的探险活动中一一亮相。找出class参用(导入)的所有classes

没有直接可用的ReflectionAPI可以为我们找出某个class参用的所有其它classes。要获得这项信息,必须做苦工,一步一脚印逐一记录。我们必须观察所有fields的类型、所有methods(包括constructors)的参数类型和回返类型,剔除重复,留下唯一。这正是为什么图5-2程序代码要为tName()指定一个hashtable(而非一个null)作为第二自变量的缘故:hashtable可为我们储存元素(本例为字符串),又保证不重复。

本文讨论至此,几乎可以还原一个class的原貌(唯有methods和ctors的定义无法取得)。接下来讨论Reflection的另三个动态性质:(1)运行时生成instances,(2)执

行期唤起methods,(3)运行时改动fields。

运行时生成instances

欲生成对象实体,在Reflection动态机制中有两种作法,一个针对“无自变量ctor”,

一个针对“带参数ctor”。图6是面对“无自变量ctor”的例子。如果欲调用的是“带参数ctor“就比较麻烦些,图7是个例子,其中不再调用Class的newInstance(),而是调用Constructor的newInstance()。图7首先准备一个Class[]做为ctor的参数类型(本例指定为一个double和一个int),然后以此为自变量调用getConstructor(),获得一个专属ctor。接下来再准备一个Object[]做为ctor实参值(本例指定3.14159和125),调用上述专属ctor的newInstance()。动态生成“Classobject对应之class”的对象实体;自变量以Object[]表示。

运行时调用methods

这个动作和上述调用“带参数之ctor”相当类似。首先准备一个Class[]做为ctor的参数类型(本例指定其中一个是String,另一个是Hashtable),然后以此为自变量调用getMethod(),获得特定的Methodobject。接下来准备一个Object[]放置自变量,然后调用上述所得之特定Methodobject的invoke(),如图8。知道为什么索取Methodobject时不需指定回返类型吗?因为methodoverloading机制要求signature(署名式)必须唯一,而回返类型并非signature的一个成份。换句话说,只要指定了method名称和参数列,就一定指出了一个独一无二的method。先前我曾提到,原本想借由“改动Java标准库源码”来测知Classobject的生成,但由于其ctor原始设计为private,也就是说不可能透过这个管道生成Classobject(而是由classloader负责生成),因此“在ctor中打印出某种信息”的企图也就失去了意义。

这里我要谈点题外话:如何修改Java标准库源码并让它反应到我们的应用程序来。假设我想修改java.lang.Class,让它在某些情况下打印某种信息。首先必须找出标准源码!当你下载JDK套件并安装妥当,你会发现jdk150\\src\\java\\lang目录(见图10)之中有Class.java,这就是我们此次行动的标准源码。备份后加以修改,编译获得Class.class。接下来准备将.class搬移到jdk150\\jre\\lib\\endorsed(见图10)。

这是一个十分特别的目录,classloader将优先从该处读取内含classes的.jar文件——成功的条件是.jar内的classes压缩路径必须和Java标准库的路径完全相同。为此,我们可以将刚才做出的Class.class先搬到一个为此目的而刻意做出来的\\java\\lang目录中,压缩为foo.zip(任意命名,唯需夹带路径java\\lang),再将这个foo.zip搬到jdk150\\jre\\lib\\endorsed并改名为foo.jar。此后你的应用程序便会优先用上这里的java.lang.Class。整个过程可写成一个批处理文件(batchfile),如图11,在DOSBox中使用。