最新Java基础系列课程--Day13-高级特性

简介: 最新Java基础系列课程--Day13-高级特性

# day08-高级特性

恭喜同学们,Java主要的知识我们其实已经学习得差不多了。今天同学们再把注解、内部类、反射、Lambda表达式、方法引用、动态代理学习完。

一、注解

1.1 认识注解&定义注解

各位小伙伴,接下来我们学习注解。注解和反射一样,都是用来做框架的,我们这里学习注解的目的其实是为了以后学习框架或者做框架做铺垫的。

那注解该怎么学呢?和反射的学习套路一样,我们先充分的认识注解,掌握注解的定义和使用格式,然后再学习它的应用场景。

先来认识一下什么是注解?

Java注解是代码中的特殊标记,比如@Override、@Test等,作用是:让其他程序根据注解信息决定怎么执行该程序。

比如:Junit框架的@Test注解可以用在方法上,用来标记这个方法是测试方法,被@Test标记的方法能够被Junit框架执行。

再比如:@Override注解可以用在方法上,用来标记这个方法是重写方法,被@Override注解标记的方法能够被IDEA识别进行语法检查。

  • 注解不光可以用在方法上,还可以用在类上、变量上、构造器上等位置。

上面我们说的@Test注解、@Overide注解是别人定义好给我们用的,将来如果需要自己去开发框架,就需要我们自己定义注解。

接着我们学习自定义注解

自定义注解的格式如下图所示

比如:现在我们自定义一个MyTest注解

public @interface MyTest{
    String aaa();
    boolean bbb() default true; //default true 表示默认值为true,使用时可以不赋值。
    String[] ccc();
}

定义好MyTest注解之后,我们可以使用MyTest注解在类上、方法上等位置做标记。注意使用注解时需要加@符号,如下

@MyTest1(aaa="牛魔王",ccc={"HTML","Java"})
public class AnnotationTest1{
    @MyTest(aaa="铁扇公主",bbb=false, ccc={"Python","前端","Java"})
    public void test1(){
    }
}

注意:注解的属性名如何是value的话,并且只有value没有默认值,使用注解时value名称可以省略。比如现在重新定义一个MyTest2注解

public @interface MyTest2{
    String value(); //特殊属性
    int age() default 10;
}

定义好MyTest2注解后,再将@MyTest2标记在类上,此时value属性名可以省略,代码如下

@MyTest2("孙悟空") //等价于 @MyTest2(value="孙悟空")
@MyTest1(aaa="牛魔王",ccc={"HTML","Java"})
public class AnnotationTest1{
    @MyTest(aaa="铁扇公主",bbb=false, ccc={"Python","前端","Java"})
    public void test1(){
    }
}

到这里关于定义注解的格式、以及使用注解的格式就学习完了。

注解本质是什么呢?

想要搞清楚注解本质是什么东西,我们可以把注解的字节码进行反编译,使用XJad工具进行反编译。经过对MyTest1注解字节码反编译我们会发现:

1.MyTest1注解本质上是接口,每一个注解接口都继承子Annotation接口
2.MyTest1注解中的属性本质上是抽象方法
3.@MyTest1实际上是作为MyTest接口的实现类对象
4.@MyTest1(aaa="孙悟空",bbb=false,ccc={"Python","前端","Java"})里面的属性值,可以通过调用aaa()、bbb()、ccc()方法获取到。 【别着急,继续往下看,再解析注解时会用到】

3.2 元注解

各位小伙伴,刚才我们已经认识了注解以及注解的基本使用。接下来我们还需要学习几种特殊的注解,叫做元注解。

什么是元注解?

元注解是修饰注解的注解。这句话虽然有一点饶,但是非常准确。我们看一个例子

接下来分别看一下@Target注解和@Retention注解有什么作用,如下图所示

@Target是用来声明注解只能用在那些位置,比如:类上、方法上、成员变量上等
@Retetion是用来声明注解保留周期,比如:源代码时期、字节码时期、运行时期

  • @Target元注解的使用:比如定义一个MyTest3注解,并添加@Target注解用来声明MyTest3的使用位置
@Target(ElementType.TYPE) //声明@MyTest3注解只能用在类上
public @interface MyTest3{
}

接下来,我们把@MyTest3用来类上观察是否有错,再把@MyTest3用在方法上、变量上再观察是否有错

如果我们定义MyTest3注解时,使用@Target注解属性值写成下面样子

//声明@MyTest3注解只能用在类上和方法上
@Target({ElementType.TYPE,ElementType.METHOD})  
public @interface MyTest3{
}

此时再观察,@MyTest用在类上、方法上、变量上是否有错

到这里@Target元注解的使用就演示完毕了。

  • @Retetion元注解的使用:定义MyTest3注解时,给MyTest3注解添加@Retetion注解来声明MyTest3注解保留的时期
@Retetion是用来声明注解保留周期,比如:源代码时期、字节码时期、运行时期
  @Retetion(RetetionPloicy.SOURCE): 注解保留到源代码时期、字节码中就没有了
  @Retetion(RetetionPloicy.CLASS): 注解保留到字节码中、运行时注解就没有了
  @Retetion(RetetionPloicy.RUNTIME):注解保留到运行时期
  【自己写代码时,比较常用的是保留到运行时期】
//声明@MyTest3注解只能用在类上和方法上
@Target({ElementType.TYPE,ElementType.METHOD})  
//控制使用了@MyTest3注解的代码中,@MyTest3保留到运行时期
@Retetion(RetetionPloicy.RUNTIME)
public @interface MyTest3{
}

3.3 解析注解

各位小伙伴,通过前面的学习我们能够自己定义注解,也能够把自己定义的注解标记在类上或者方法上等位置,但是总感觉有点别扭,给类、方法、变量等加上注解后,我们也没有干什么呀!!!

接下来,我们就要做点什么。我们可以通过反射技术把类上、方法上、变量上的注解对象获取出来,然后通过调用方法就可以获取注解上的属性值了。我们把获取类上、方法上、变量上等位置注解及注解属性值的过程称为解析注解。

解析注解套路如下

1.如果注解在类上,先获取类的字节码对象,再获取类上的注解
2.如果注解在方法上,先获取方法对象,再获取方法上的注解
3.如果注解在成员变量上,先获取成员变量对象,再获取变量上的注解
总之:注解在谁身上,就先获取谁,再用谁获取谁身上的注解

解析来看一个案例,来演示解析注解的代码编写

按照需求要求一步一步完成

① 先定义一个MyTest4注解

//声明@MyTest4注解只能用在类上和方法上
@Target({ElementType.TYPE,ElementType.METHOD})  
//控制使用了@MyTest4注解的代码中,@MyTest4保留到运行时期
@Retetion(RetetionPloicy.RUNTIME)
public @interface MyTest4{
    String value();
    double aaa() default 100;
    String[] bbb();
}

② 定义有一个类Demo

@MyTest4(value="蜘蛛侠",aaa=99.9, bbb={"至尊宝","黑马"})
public class Demo{
    @MyTest4(value="孙悟空",aaa=199.9, bbb={"紫霞","牛夫人"})
    public void test1(){
    }
}

③ 写一个测试类AnnotationTest3解析Demo类上的MyTest4注解

public class AnnotationTest3{
    @Test
    public void parseClass(){
        //1.先获取Class对象
        Class c = Demo.class;
        //2.解析Demo类上的注解
        if(c.isAnnotationPresent(MyTest4.class)){
            //获取类上的MyTest4注解
            MyTest4 myTest4 = (MyTest4)c.getDeclaredAnnotation(MyTest4.class);
            //获取MyTests4注解的属性值
            System.out.println(myTest4.value());
            System.out.println(myTest4.aaa());
            System.out.println(myTest4.bbb());
        }
    }
    @Test
    public void parseMethods(){
        //1.先获取Class对象
        Class c = Demo.class;
        //2.解析Demo类中test1方法上的注解MyTest4注解
        Method m = c.getDeclaredMethod("test1");
        if(m.isAnnotationPresent(MyTest4.class)){
            //获取方法上的MyTest4注解
            MyTest4 myTest4 = (MyTest4)m.getDeclaredAnnotation(MyTest4.class);
            //获取MyTests4注解的属性值
            System.out.println(myTest4.value());
            System.out.println(myTest4.aaa());
            System.out.println(myTest4.bbb());
        }
    }
}

3.4 注解的应用场景

各位同学,关于注解的定义、使用、解析注解就已经学习完了。接下来,我们再学习一下注解的应用场景,注解是用来写框架的,比如现在我们要模拟Junit写一个测试框架,要求有@MyTest注解的方法可以被框架执行,没有@MyTest注解的方法不能被框架执行。

第一步:先定义一个MyTest注解

@Target(ElementType.METHOD) 
@Retetion(RetetionPloicy.RUNTIME)
public @interface MyTest{
}

第二步:写一个测试类AnnotationTest4,在类中定义几个被@MyTest注解标记的方法

public class AnnotationTest4{
    @MyTest
    public void test1(){
        System.out.println("=====test1====");
    }
    @MyTest
    public void test2(){
        System.out.println("=====test2====");
    }
    public void test3(){
        System.out.println("=====test2====");
    }
    public static void main(String[] args){
        AnnotationTest4 a = new AnnotationTest4();
        //1.先获取Class对象
        Class c = AnnotationTest4.class;
        //2.解析AnnotationTest4类中所有的方法对象
        Method[] methods = c.getDeclaredMethods();
        for(Method m: methods){
            //3.判断方法上是否有MyTest注解,有就执行该方法
            if(m.isAnnotationPresent(MyTest.class)){
              m.invoke(a);
          }
        }
    }
}

恭喜小伙伴们,学习到这里,关于注解的使用就学会了()

二、内部类与匿名内部类

内部类是类中的五大成分之一(成员变量、方法、构造器、内部类、代码块),如果一个类定义在另一个类的内部,这个类就是内部类。

当一个类的内部,包含一个完整的事物,且这个事物没有必要单独设计时,就可以把这个事物设计成内部类。

比如:汽车、的内部有发动机,发动机是包含在汽车内部的一个完整事物,可以把发动机设计成内部类。

public class Car{
  //内部类
    public class Engine{
    }
}

内部类有四种形式,分别是成员内部类、静态内部类、局部内部类、匿名内部类。

我们先来学习成员内部类

1.1 成员内部类

成员内部类就是类中的一个普通成员,类似于成员变量、成员方法。

public class Outer {
    private int age = 99;
    public static String a="黑马";
    // 成员内部类
    public class Inner{
        private String name;
        private  int age = 88;
        //在内部类中既可以访问自己类的成员,也可以访问外部类的成员
        public void test(){
            System.out.println(age); //88
            System.out.println(a);   //sisa
            int age = 77;
            System.out.println(age); //77
            System.out.println(this.age); //88
            System.out.println(Outer.this.age); //99
        }
        public String getName() {
            return name;
        }
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
        public int getAge() {
            return age;
        }
        public void setAge(int age) {
            this.age = age;
        }
    }
}

成员内部类如何创建对象,格式如下

//外部类.内部类 变量名 = new 外部类().new 内部类();
Outer.Inner in = new Outer().new Inner();
//调用内部类的方法
in.test();

总结一下内部类访问成员的特点

  • 既可以访问内部类成员、也可以访问外部类成员
  • 如果内部类成员和外部类成员同名,可以使用**类名.this.成员**区分

1.2 静态内部类

静态内部类,其实就是在成员内部类的前面加了一个static关键字。静态内部类属于外部类自己持有。

public class Outer {
    private int age = 99;
    public static String schoolName="sisa";
    // 静态内部类
    public static class Inner{
        //静态内部类访问外部类的静态变量,是可以的;
        //静态内部类访问外部类的实例变量,是不行的
        public void test(){
            System.out.println(schoolName); //99
            //System.out.println(age);   //报错
        }
    }
}

静态内部类创建对象时,需要使用外部类的类名调用。

//格式:外部类.内部类 变量名 = new 外部类.内部类();
Outer.Inner in = new Outer.Inner();
in.test();

1.3 局部内部类

局部内部类是定义在方法中的类,和局部变量一样,只能在方法中有效。所以局部内部类的局限性很强,一般在开发中是不会使用的。

public class Outer{
    public void test(){
        //局部内部类
        class Inner{
            public void show(){
                System.out.println("Inner...show");
            }
        }
        //局部内部类只能在方法中创建对象,并使用
        Inner in = new Inner();
        in.show();
    }
}

1.4 匿名内部类

1.4.1 认识匿名内部类,基本使用

各位同学,接下来学习一种再实际开发中用得最多的一种内部类,叫匿名内部类。相比于前面几种内部类,匿名内部类就比较重要的。

我们还是先认识一下什么是匿名内部类?

匿名内部类是一种特殊的局部内部类;所谓匿名,指的是程序员不需要为这个类声明名字。

下面就是匿名内部类的格式:

new 父类/接口(参数值){
    @Override
    重写父类/接口的方法;
}

匿名内部类本质上是一个没有名字的子类对象、或者接口的实现类对象。

比如,先定义一个Animal抽象类,里面定义一个cry()方法,表示所有的动物有叫的行为,但是因为动物还不具体,cry()这个行为并不能具体化,所以写成抽象方法。

public abstract class Animal{
    public abstract void cry();
}

接下来,我想要在不定义子类的情况下创建Animal的子类对象,就可以使用匿名内部类

public class Test{
    public static void main(String[] args){
        //这里后面new 的部分,其实就是一个Animal的子类对象
        //这里隐含的有多态的特性: Animal a = Animal子类对象;
        Animal a = new Animal(){
            @Override
            public void cry(){
                System.out.println("猫喵喵喵的叫~~~");
            }
        }
        a.eat(); //直线上面重写的cry()方法
    }
}

需要注意的是,匿名内部类在编写代码时没有名字,编译后系统会为自动为匿名内部类生产字节码,字节码的名称会以外部类$1.class的方法命名

匿名内部类的作用:简化了创建子类对象、实现类对象的书写格式。

1.4.2 匿名内部类的应用场景

学习完匿名内部类的基本使用之后,我们再来看一下匿名内部类在实际中的应用场景。其实一般我们会主动的使用匿名内部类。

**只有在调用方法时,当方法的形参是一个接口或者抽象类,为了简化代码书写,而直接传递匿名内部类对象给方法。**这样就可以少写一个类。比如,看下面代码

public interface Swimming{
    public void swim();
}
public class Test{
    public static void main(String[] args){
        Swimming s1 = new Swimming(){
            public void swim(){
                System.out.println("狗刨飞快");
            }
        };
        go(s1);
        Swimming s1 = new Swimming(){
            public void swim(){
                System.out.println("猴子游泳也还行");
            }
        };
        go(s1);
    }
    //形参是Swimming接口,实参可以接收任意Swimming接口的实现类对象
    public static void go(Swimming s){
        System.out.println("开始~~~~~~~~");
        s.swim();
        System.out.println("结束~~~~~~~~");
    }
}

三、反射

各位小伙伴,接下来我们要学习反射技术。在学习反射之前,有几个点需要给同学们提前交代一下,接下来我们学习的反射、动态代理、注解等知识点,在以后开发中极少用到,这些技术都是以后学习框架、或者做框架的底层源码。给同学们讲这些技术的目的,是为了以后我们理解框架、或者自己开发框架给别人用作铺垫的。同时由于这些技术非常抽象,所以按照国际惯例,我们都会采用先带着大家充分的认识它们,然后再了解其作用和应用场景。

接下来,我们就需要带着同学们认识一下什么是反射。其实API文档中对反射有详细的说明,我们去了解一下。在java.lang.reflect包中对反射的解释如下图所示

翻译成人话就是:反射技术,指的是加载类的字节码到内存,并以编程的方法解刨出类中的各个成分(成员变量、方法、构造器等)。

反射有啥用呢?其实反射是用来写框架用的,但是现阶段同学们对框架还没有太多感觉。为了方便理解,我给同学们看一个我们见过的例子:平时我们用IDEA开发程序时,用对象调用方法,IDEA会有代码提示,idea会将这个对象能调用的方法都给你列举出来,供你选择,如果下图所示

问题是IDEA怎么知道这个对象有这些方法可以调用呢? 原因是对象能调用的方法全都来自于类,IDEA通过反射技术就可以获取到类中有哪些方法,并且把方法的名称以提示框的形式显示出来,所以你能看到这些提示了。

那记事本写代码为什么没有提示呢? 因为技术本软件没有利用反射技术开发这种代码提示的功能,哈哈!!

好了,认识了反射是什么之后,接下来我还想给同学们介绍一下反射具体学什么?

因为反射获取的是类的信息,那么反射的第一步首先获取到类才行。由于Java的设计原则是万物皆对象,获取到的类其实也是以对象的形式体现的,叫字节码对象,用Class类来表示。获取到字节码对象之后,再通过字节码对象就可以获取到类的组成成分了,这些组成成分其实也是对象,其中每一个成员变量用Field类的对象来表示每一个成员方法用Method类的对象来表示每一个构造器用Constructor类的对象来表示

如下图所示:

1.1 获取类的字节码

反射的第一步:是将字节码加载到内存,我们需要获取到的字节码对象。

比如有一个Student类,获取Student类的字节码代码有三种写法。不管用哪一种方式,获取到的字节码对象其实是同一个。

public class Test1Class{
    public static void main(String[] args){
        Class c1 = Student.class;
        System.out.println(c1.getName()); //获取全类名
        System.out.println(c1.getSimpleName()); //获取简单类名
        Class c2 = Class.forName("com.itheima.d2_reflect.Student");
        System.out.println(c1 == c2); //true
        Student s = new Student();
        Class c3 = s.getClass();
        System.out.println(c2 == c3); //true
    }
}

1.2 获取类的构造器

同学们,上一节我们已经可以获取到类的字节码对象了。接下来,我们学习一下通过字节码对象获取构造器,并使用构造器创建对象。

获取构造器,需要用到Class类提供的几个方法,如下图所示:

想要快速记住这个方法的区别,给同学们说一下这些方法的命名规律,按照规律来记就很方便了。

get:获取
Declared: 有这个单词表示可以获取任意一个,没有这个单词表示只能获取一个public修饰的
Constructor: 构造方法的意思
后缀s: 表示可以获取多个,没有后缀s只能获取一个

话不多少,上代码。假设现在有一个Cat类,里面有几个构造方法,代码如下

public class Cat{
    private String name;
    private int age;
    public Cat(){
    }
    private Cat(String name, int age){
    }
}
  1. 接下来,我们写一个测试方法,来测试获取类中所有的构造器
public class Test2Constructor(){
    @Test
    public void testGetConstructors(){
        //1、反射第一步:必须先得到这个类的Class对象
        Class c = Cat.class;
        //2、获取类的全部构造器
        Constructor[] constructors = c.getDeclaredConstructors();
        //3、遍历数组中的每一个构造器对象。
        for(Constructor constructor: constructors){
            System.out.println(constructor.getName()+"---> 参数个数:"+constructor.getParameterCount());
        }
    }
}

运行测试方法打印结果如下

  1. 刚才演示的是获取Cat类中所有的构造器,接下来,我们演示单个构造器试一试
public class Test2Constructor(){
    @Test
    public void testGetConstructor(){
        //1、反射第一步:必须先得到这个类的Class对象
        Class c = Cat.class;
        //2、获取类public修饰的空参数构造器
        Constructor constructor1 = c.getConstructor();
        System.out.println(constructor1.getName()+"---> 参数个数:"+constructor1.getParameterCount());
        //3、获取private修饰的有两个参数的构造器,第一个参数String类型,第二个参数int类型
        Constructor constructor2 = 
            c.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);
        System.out.println(constructor2.getName()+"---> 参数个数:"+constructor1.getParameterCount());
    }
}

打印结果如下

1.3 反射获取构造器的作用

同学们,刚才上一节我们已经获取到了Cat类中的构造器。获取到构造器后,有什么作用呢?

其实构造器的作用:初始化对象并返回

这里我们需要用到如下的两个方法,注意:这两个方法时属于Constructor的,需要用Constructor对象来调用。

如下图所示,constructor1和constructor2分别表示Cat类中的两个构造器。现在我要把这两个构造器执行起来

由于构造器是private修饰的,先需要调用setAccessible(true) 表示禁止检查访问控制,然后再调用newInstance(实参列表) 就可以执行构造器,完成对象的初始化了。

代码如下:为了看到构造器真的执行, 故意在两个构造器中分别加了两个打印语句

代码的执行结果如下图所示:

1.4 反射获取成员变量&使用

同学们,上一节我们已经学习了获取类的构造方法并使用。接下来,我们再学习获取类的成员变量,并使用。

其实套路是一样的,在Class类中提供了获取成员变量的方法,如下图所示。

这些方法的记忆规则,如下

get:获取
Declared: 有这个单词表示可以获取任意一个,没有这个单词表示只能获取一个public修饰的
Field: 成员变量的意思
后缀s: 表示可以获取多个,没有后缀s只能获取一个
  • 假设有一个Cat类它有若干个成员变量,用Class类提供 的方法将成员变量的对象获取出来。

执行完上面的代码之后,我们可以看到控制台上打印输出了,每一个成员变量的名称和它的类型。

  • 获取到成员变量的对象之后该如何使用呢?

在Filed类中提供给给成员变量赋值和获取值的方法,如下图所示。

再次强调一下设置值、获取值的方法时Filed类的需要用Filed类的对象来调用,而且不管是设置值、还是获取值,都需要依赖于该变量所属的对象。代码如下

执行代码,控制台会有如下的打印

1.5 反射获取成员方法

各位同学,上面几节我们已经学习了反射获取构造方法、反射获取成员变量,还剩下最后一个就是反射获取成员方法并使用了。

在Java中反射包中,每一个成员方法用Method对象来表示,通过Class类提供的方法可以获取类中的成员方法对象。如下下图所示

接下来我们还是用代码演示一下:假设有一个Cat类,在Cat类中红有若干个成员方法

public class Cat{
    private String name;
    private int age;
    public Cat(){
        System.out.println("空参数构造方法执行了");
    }
    private Cat(String name, int age){
        System.out.println("有参数构造方法执行了");
        this.name=name;
        this.age=age;
    }
    private void run(){
        System.out.println("(>^ω^<)喵跑得贼快~~");
    }
    public void eat(){
        System.out.println("(>^ω^<)喵爱吃猫粮~");
    }
    private String eat(String name){
        return "(>^ω^<)喵爱吃:"+name;
    }
    public void setName(String name){
        this.name=name;
    }
    public String getName(){
        return name;
    }
    public void setAge(int age){
        this.age=age;
    }
     public int getAge(){
        return age;
    }
}

接下来,通过反射获取Cat类中所有的成员方法,每一个成员方法都是一个Method对象

public class Test3Method{
    public static void main(String[] args){
        //1、反射第一步:先获取到Class对象
        Class c = Cat.class;
        //2、获取类中的全部成员方法
        Method[] methods = c.getDecalaredMethods();
        //3、遍历这个数组中的每一个方法对象
        for(Method method : methods){
            System.out.println(method.getName()+"-->"+method.getParameterCount()+"-->"+method.getReturnType());
        }
    }
}

执行上面的代码,运行结果如下图所示:打印输出每一个成员方法的名称、参数格式、返回值类型

也能获取单个指定的成员方法,如下图所示


获取到成员方法之后,有什么作用呢?

在Method类中提供了方法,可以将方法自己执行起来。

下面我们演示一下,把run()方法和eat(String name)方法执行起来。看分割线之下的代码

public class Test3Method{
    public static void main(String[] args){
        //1、反射第一步:先获取到Class对象
        Class c = Cat.class;
        //2、获取类中的全部成员方法
        Method[] methods = c.getDecalaredMethods();
        //3、遍历这个数组中的每一个方法对象
        for(Method method : methods){
            System.out.println(method.getName()+"-->"+method.getParameterCount()+"-->"+method.getReturnType());
        }
        System.out.println("-----------------------");
        //4、获取private修饰的run方法,得到Method对象
        Method run = c.getDecalaredMethod("run");
        //执行run方法,在执行前需要取消权限检查
        Cat cat = new Cat();
        run.setAccessible(true);
        Object rs1 = run.invoke(cat);
        System.out.println(rs1)
        //5、获取private 修饰的eat(String name)方法,得到Method对象
        Method eat = c.getDeclaredMethod("eat",String.class);
        eat.setAccessible(true);
        Object rs2 = eat.invoke(cat,"鱼儿");
        System.out.println(rs2)
    }
}

打印结果如下图所示:run()方法执行后打印猫跑得贼快~~,返回null; eat()方法执行完,直接返回猫最爱吃:鱼儿

1.6 反射的应用

各位小伙伴,按照前面我们学习反射的套路,我们已经充分认识了什么是反射,以及反射的核心作用是用来获取类的各个组成部分并执行他们。但是由于同学们的经验有限,对于反射的具体应用场景还是很难感受到的(这个目前没有太好的办法,只能慢慢积累,等经验积累到一定程度,就会豁然开朗了)。

我们一直说反射使用来写框架的,接下来,我们就写一个简易的框架,简单窥探一下反射的应用。反射其实是非常强大的,这个案例也仅仅值小试牛刀。

需求是让我们写一个框架,能够将任意一个对象的属性名和属性值写到文件中去。不管这个对象有多少个属性,也不管这个对象的属性名是否相同。

分析一下该怎么做

1.先写好两个类,一个Student类和Teacher类
2.写一个ObjectFrame类代表框本架
  在ObjectFrame类中定义一个saveObject(Object obj)方法,用于将任意对象存到文件中去
  参数:Object obj: 就表示要存入文件中的对象
3.编写方法内部的代码,往文件中存储对象的属性名和属性值
  1)参数obj对象中有哪些属性,属性名是什么实现值是什么,中有对象自己最清楚。
  2)接着就通过反射获取类的成员变量信息了(变量名、变量值)
  3)把变量名和变量值写到文件中去

写一个ObjectFrame表示自己设计的框架,代码如下图所示

public class ObjectFrame{
    public static void saveObject(Object obj) throws Exception{
        PrintStream ps = 
            new PrintStream(new FileOutputStream("模块名\\src\\data.txt",true));
        //1)参数obj对象中有哪些属性,属性名是什么实现值是什么,中有对象自己最清楚。
    //2)接着就通过反射获取类的成员变量信息了(变量名、变量值)
        Class c = obj.getClass(); //获取字节码
        ps.println("---------"+class.getSimpleName()+"---------");
        Field[] fields = c.getDeclaredFields(); //获取所有成员变量
    //3)把变量名和变量值写到文件中去
        for(Field field : fields){
            String name = field.getName();
            Object value = field.get(obj)+"";
            ps.println(name);
        }
        ps.close();
    }
}

使用自己设计的框架,往文件中写入Student对象的信息和Teacher对象的信息。

先准备好Student类和Teacher类

public class Student{
    private String name;
    private int age;
    private char sex;
    private double height;
    private String hobby;
}
public class Teacher{
    private String name;
    private double salary;
}

创建一个测试类,在测试中类创建一个Student对象,创建一个Teacher对象,用ObjectFrame的方法把这两个对象所有的属性名和属性值写到文件中去。

public class Test5Frame{
    @Test
    public void save() throws Exception{
        Student s1 = new Student("黑马吴彦祖",45, '男', 185.3, "篮球,冰球,阅读");
        Teacher s2 = new Teacher("播妞",999.9);
        ObjectFrame.save(s1);
        ObjectFrame.save(s2);
    }
}

打开data.txt文件,内容如下图所示,就说明我们这个框架的功能已经实现了

好了,同学们,恭喜大家!学习到这里,反射技术已经学习完毕了。


四、Lambda表达式

接下来,我们学习一个JDK8新增的一种语法形式,叫做Lambda表达式。作用:用于简化匿名内部类代码的书写。

4.1 Lambda表达式基本使用

怎么去简化呢?Lamdba是有特有的格式的,按照下面的格式来编写Lamdba。

(被重写方法的形参列表) -> {
    被重写方法的方法体代码;
}

需要给说明一下的是,在使用Lambda表达式之前,必须先有一个接口,而且接口中只能有一个抽象方法。(注意:不能是抽象类,只能是接口)

像这样的接口,我们称之为函数式接口,只有基于函数式接口的匿名内部类才能被Lambda表达式简化。

public interface Swimming{
    void swim();
}

有了以上的Swimming接口之后,接下来才能再演示,使用Lambda表达式,简化匿名内部类书写。

public class LambdaTest1 {
    public static void main(String[] args) {
        // 目标:认识Lambda表达式.
        //1.创建一个Swimming接口的匿名内部类对象
    Swimming s = new Swimming(){
             @Override
             public void swim() {
                 System.out.println("学生快乐的游泳~~~~");
             }
         };
         s.swim();
        //2.使用Lambda表达式对Swimming接口的匿名内部类进行简化
        Swimming s1 = () -> {
              System.out.println("学生快乐的游泳~~~~");
        };
        s1.swim();
    }
}

好的,我们现在已经知道Lamdba表达式可以简化基于函数式接口的匿名内部类的书写。接下来,我们可以把刚才使用Arrays方法时的代码,使用Lambda表达式简化一下了。

public class LambdaTest2 {
    public static void main(String[] args) {
        // 目标:使用Lambda简化函数式接口。
        double[] prices = {99.8, 128, 100};
    //1.把所有元素*0.8: 先用匿名内部类写法
        Arrays.setAll(prices, new IntToDoubleFunction() {
            @Override
            public double applyAsDouble(int value) {
                // value = 0  1  2
                return prices[value] * 0.8;
            }
        });
    //2.把所有元素*0.8: 改用Lamdba表达式写法
        Arrays.setAll(prices, (int value) -> {
                return prices[value] * 0.8;
        });
        System.out.println(Arrays.toString(prices));
        System.out.println("-----------------------------------------------");
        Student[] students = new Student[4];
        students[0] = new Student("蜘蛛精", 169.5, 23);
        students[1] = new Student("紫霞", 163.8, 26);
        students[2] = new Student("紫霞", 163.8, 26);
        students[3] = new Student("至尊宝", 167.5, 24);
    //3.对数组中的元素按照年龄升序排列: 先用匿名内部类写法
        Arrays.sort(students, new Comparator<Student>() {
            @Override
            public int compare(Student o1, Student o2) {
                return Double.compare(o1.getHeight(), o2.getHeight()); // 升序
            }
        });
    //4.对数组中的元素按照年龄升序排列: 改用Lambda写法
        Arrays.sort(students, (Student o1, Student o2) -> {
                return Double.compare(o1.getHeight(), o2.getHeight()); // 升序
        });
        System.out.println(Arrays.toString(students));
    }
}

好的,各位同学,恭喜大家!到这里,你已经学会了Lambda表达式的基本使用了。

4.2 Lambda表达式省略规则

刚才我们学习了Lambda表达式的基本使用。Java觉得代码还不够简单,于是还提供了Lamdba表达式的几种简化写法。具体的简化规则如下

1.Lambda的标准格式
  (参数类型1 参数名1, 参数类型2 参数名2)->{
    ...方法体的代码...
    return 返回值;
  }
2.在标准格式的基础上()中的参数类型可以直接省略
  (参数名1, 参数名2)->{
    ...方法体的代码...
    return 返回值;
  }
3.如果{}总的语句只有一条语句,则{}可以省略、return关键字、以及最后的“;”都可以省略
  (参数名1, 参数名2)-> 结果
4.如果()里面只有一个参数,则()可以省略
  (参数名)->结果

接下来从匿名内部类开始、到Lambda标准格式、再到Lambda简化格式,一步一步来简化一下。同学们体会一下简化的过程。

public class LambdaTest2 {
    public static void main(String[] args) {
        // 目标:使用Lambda简化函数式接口。
        double[] prices = {99.8, 128, 100};
    //1.对数组中的每一个元素*0.8: 匿名内部类写法
        Arrays.setAll(prices, new IntToDoubleFunction() {
            @Override
            public double applyAsDouble(int value) {
                // value = 0  1  2
                return prices[value] * 0.8;
            }
        });
    //2.需求:对数组中的每一个元素*0.8,使用Lambda表达式标准写法
        Arrays.setAll(prices, (int value) -> {
                return prices[value] * 0.8;
        });
    //3.使用Lambda表达式简化格式1——省略参数类型
        Arrays.setAll(prices, (value) -> {
            return prices[value] * 0.8;
        });
    //4.使用Lambda表达式简化格式2——省略()
        Arrays.setAll(prices, value -> {
            return prices[value] * 0.8;
        });
        //5.使用Lambda表达式简化格式3——省略{}
        Arrays.setAll(prices, value -> prices[value] * 0.8 );
        System.out.println(Arrays.toString(prices));
        System.out.println("------------------------------------
        Student[] students = new Student[4];
        students[0] = new Student("蜘蛛精", 169.5, 23);
        students[1] = new Student("紫霞", 163.8, 26);
        students[2] = new Student("紫霞", 163.8, 26);
        students[3] = new Student("至尊宝", 167.5, 24);
        //1.使用匿名内部类
        Arrays.sort(students, new Comparator<Student>() {
            @Override
            public int compare(Student o1, Student o2) {
                return Double.compare(o1.getHeight(), o2.getHeight()); // 升序
            }
        });
    //2.使用Lambda表达式表达式——标准格式
        Arrays.sort(students, (Student o1, Student o2) -> {
                return Double.compare(o1.getHeight(), o2.getHeight()); // 升序
        });
    //3.使用Lambda表达式表达式——省略参数类型
        Arrays.sort(students, ( o1,  o2) -> {
            return Double.compare(o1.getHeight(), o2.getHeight()); // 升序
        });
    //4.使用Lambda表达式表达式——省略{}
        Arrays.sort(students, ( o1,  o2) -> Double.compare(o1.getHeight(), o2.getHeight()));
        System.out.println(Arrays.toString(students));
    }
}

到这里,恭喜你,对Lamdba表达式的所有写法,就学习完毕了。

五、方法引用

各位小伙伴,接下来我们学习JDK8的另一个新特性,叫做方法引用。我们知道Lambda是用来简化匿名代码的书写格式的,而方法引用是用来进一步简化Lambda表达式的,它简化的更加过分。

给大家交代清楚了,学习方法引用可能存在的一些心理特点之后,接下来我们再正式学习方法引用的代码怎么编写。

5.1 静态方法引用

我们先学习静态方法的引用,还是用之前Arrays代码来做演示。现在准备好下面的代码

public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
        Student[] students = new Student[4];
        students[0] = new Student("蜘蛛精", 169.5, 23);
        students[1] = new Student("紫霞", 163.8, 26);
        students[2] = new Student("紫霞", 163.8, 26);
        students[3] = new Student("至尊宝", 167.5, 24);
        // 原始写法:对数组中的学生对象,按照年龄升序排序
        Arrays.sort(students, new Comparator<Student>() {
            @Override
            public int compare(Student o1, Student o2) {
                return o1.getAge() - o2.getAge(); // 按照年龄升序排序
            }
        });
        // 使用Lambda简化后的形式
        Arrays.sort(students, (o1, o2) -> o1.getAge() - o2.getAge());
    }
}

现在,我想要把下图中Lambda表达式的方法体,用一个静态方法代替

准备另外一个类CompareByData类,用于封装Lambda表达式的方法体代码;

public class CompareByData {
    public static int compareByAge(Student o1, Student o2){
        return o1.getAge() - o2.getAge(); // 升序排序的规则
    }
}

现在我们就可以把Lambda表达式的方法体代码,改为下面的样子

Arrays.sort(students, (o1, o2) -> CompareByData.compareByAge(o1, o2));

Java为了简化上面Lambda表达式的写法,利用方法引用可以改进为下面的样子。**实际上就是用类名调用方法,但是把参数给省略了。**这就是静态方法引用

//静态方法引用:类名::方法名
Arrays.sort(students, CompareByData::compareByAge);

5.2 实例方法引用

还是基于上面的案例,我们现在来学习一下实例方法的引用。现在,我想要把下图中Lambda表达式的方法体,用一个实例方法代替。

在CompareByData类中,再添加一个实例方法,用于封装Lambda表达式的方法体

接下来,我们把Lambda表达式的方法体,改用对象调用方法

CompareByData compare = new CompareByData();
Arrays.sort(students, (o1, o2) -> compare.compareByAgeDesc(o1, o2)); // 降序

最后,再将Lambda表达式的方法体,直接改成方法引用写法。实际上就是用类名调用方法,但是省略的参数。这就是实例方法引用

CompareByData compare = new CompareByData();
Arrays.sort(students, compare::compareByAgeDesc); // 降序

给小伙伴的寄语:一定要按照老师写的步骤,一步一步来做,你一定能学会的!!!

5.3 特定类型的方法引用

各位小伙伴,我们继续学习特定类型的方法引用。在学习之前还是需要给大家说明一下,这种特定类型的方法引用是没有什么道理的,只是语法的一种约定,遇到这种场景,就可以这样用。

Java约定:
    如果某个Lambda表达式里只是调用一个实例方法,并且前面参数列表中的第一个参数作为方法的主调,  后面的所有参数都是作为该实例方法的入参时,则就可以使用特定类型的方法引用。
格式:
  类型::方法名
public class Test2 {
    public static void main(String[] args) {
        String[] names = {"boby", "angela", "Andy" ,"dlei", "caocao", "Babo", "jack", "Cici"};
        // 要求忽略首字符大小写进行排序。
        Arrays.sort(names, new Comparator<String>() {
            @Override
            public int compare(String o1, String o2) {
                // 制定比较规则。o1 = "Andy"  o2 = "angela"
                return o1.compareToIgnoreCase(o2);
            }
        });
        //lambda表达式写法
        Arrays.sort(names, ( o1,  o2) -> o1.compareToIgnoreCase(o2) );
        //特定类型的方法引用!
        Arrays.sort(names, String::compareToIgnoreCase);
        System.out.println(Arrays.toString(names));
    }
}

5.4 构造器引用

各位小伙伴,我们学习最后一种方法引用的形式,叫做构造器引用。还是先说明一下,构造器引用在实际开发中应用的并不多,目前还没有找到构造器的应用场景。所以大家在学习的时候,也只是关注语法就可以了。

现在,我们准备一个JavaBean类,Car类

public class Car {
    private String name;
    private double price;
    public Car() {
    }
    public Car(String name, double price) {
        this.name = name;
        this.price = price;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public double getPrice() {
        return price;
    }
    public void setPrice(double price) {
        this.price = price;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Car{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", price=" + price +
                '}';
    }
}

因为方法引用是基于Lamdba表达式简化的,所以也要按照Lamdba表达式的使用前提来用,需要一个函数式接口,接口中代码的返回值类型是Car类型

interface CreateCar{
    Car create(String name, double price);
}

最后,再准备一个测试类,在测试类中创建CreateCar接口的实现类对象,先用匿名内部类创建、再用Lambda表达式创建,最后改用方法引用创建。同学们只关注格式就可以,不要去想为什么(语法就是这么设计的)。

public class Test3 {
    public static void main(String[] args) {
        // 1、创建这个接口的匿名内部类对象。
        CreateCar cc1 = new CreateCar(){
            @Override
            public Car create(String name, double price) {
                return new Car(name, price);
            }
        };
    //2、使用匿名内部类改进
        CreateCar cc2 = (name,  price) -> new Car(name, price);
        //3、使用方法引用改进:构造器引用
        CreateCar cc3 = Car::new;
        //注意:以上是创建CreateCar接口实现类对象的几种形式而已,语法一步一步简化。
        //4、对象调用方法
        Car car = cc3.create("奔驰", 49.9);
        System.out.println(car);
    }
}

六、动态代理

6.1 动态代理介绍、准备功能

各位同学,这节课我们学习一个Java的高级技术叫做动态代理。首先我们认识一下代理长什么样?我们以大明星“杨超越”例。

假设现在有一个大明星叫杨超越,它有唱歌和跳舞的本领,作为大明星是要用唱歌和跳舞来赚钱的,但是每次做节目,唱歌的时候要准备话筒、收钱,再唱歌;跳舞的时候也要准备场地、收钱、再唱歌。杨超越越觉得我擅长的做的事情是唱歌,和跳舞,但是每次唱歌和跳舞之前或者之后都要做一些繁琐的事情,有点烦。于是杨超越就找个一个经济公司,请了一个代理人,代理杨超越处理这些事情,如果有人想请杨超越演出,直接找代理人就可以了。如下图所示

我们说杨超越的代理是中介公司派的,那中介公司怎么知道,要派一个有唱歌和跳舞功能的代理呢?

解决这个问题,Java使用的是接口,杨超越想找代理,在Java中需要杨超越实现了一个接口,接口中规定要唱歌和跳舞的方法。Java就可以通过这个接口为杨超越生成一个代理对象,只要接口中有的方法代理对象也会有。

接下来我们就先把有唱歌和跳舞功能的接口,和实现接口的大明星类定义出来。

6.2 生成动态代理对象

下面我们写一个为BigStar生成动态代理对象的工具类。这里需要用Java为开发者提供的一个生成代理对象的类叫Proxy类。

通过Proxy类的newInstance(…)方法可以为实现了同一接口的类生成代理对象。 调用方法时需要传递三个参数,该方法的参数解释可以查阅API文档,如下。

public class ProxyUtil {
    public static Star createProxy(BigStar bigStar){
       /* newProxyInstance(ClassLoader loader,
                Class<?>[] interfaces,
                InvocationHandler h)
                参数1:用于指定一个类加载器
                参数2:指定生成的代理长什么样子,也就是有哪些方法
                参数3:用来指定生成的代理对象要干什么事情
                */
        // Star starProxy = ProxyUtil.createProxy(s);
        // starProxy.sing("好日子") starProxy.dance()
        Star starProxy = (Star) Proxy.newProxyInstance(ProxyUtil.class.getClassLoader(),
                new Class[]{Star.class}, new InvocationHandler() {
                    @Override // 回调方法
                    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
                        // 代理对象要做的事情,会在这里写代码
                        if(method.getName().equals("sing")){
                            System.out.println("准备话筒,收钱20万");
                        }else if(method.getName().equals("dance")){
                            System.out.println("准备场地,收钱1000万");
                        }
                        return method.invoke(bigStar, args);
                    }
                });
        return starProxy;
    }
}

调用我们写好的ProxyUtil工具类,为BigStar对象生成代理对象

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        BigStar s = new BigStar("杨超越");
        Star starProxy = ProxyUtil.createProxy(s);
        String rs = starProxy.sing("好日子");
        System.out.println(rs);
        starProxy.dance();
    }
}

运行测试类,结果如下图所示

恭喜同学们,当你把上面的案例写出来,并且理解,那么动态代理的基本使用就学会了。

6.3 动态代理应用

学习完动态代理的基本使用之后,接下来我们再做一个应用案例。

现有如下代码

/**
 *  用户业务接口
 */
public interface UserService {
    // 登录功能
    void login(String loginName,String passWord) throws Exception;
    // 删除用户
    void deleteUsers() throws Exception;
    // 查询用户,返回数组的形式。
    String[] selectUsers() throws Exception;
}

下面有一个UserService接口的实现类,下面每一个方法中都有计算方法运行时间的代码。

/**
 * 用户业务实现类(面向接口编程)
 */
public class UserServiceImpl implements UserService{
    @Override
    public void login(String loginName, String passWord) throws Exception {
        long time1 = System.currentTimeMillis();
        if("admin".equals(loginName) && "123456".equals(passWord)){
            System.out.println("您登录成功,欢迎光临本系统~");
        }else {
            System.out.println("您登录失败,用户名或密码错误~");
        }
        Thread.sleep(1000);
        long time2 = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("login方法耗时:"+(time2-time1));
    }
    @Override
    public void deleteUsers() throws Exception{
        long time1 = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("成功删除了1万个用户~");
        Thread.sleep(1500);
        long time2 = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("deleteUsers方法耗时:"+(time2-time1));
    }
    @Override
    public String[] selectUsers() throws Exception{
    long time1 = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("查询出了3个用户");
        String[] names = {"张全蛋", "李二狗", "牛爱花"};
        Thread.sleep(500);
    long time2 = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("selectUsers方法耗时:"+(time2-time1));
        return names;
    }
}

观察上面代码发现有什么问题吗?

我们会发现每一个方法中计算耗时的代码都是重复的,我们可是学习了动态代理的高级程序员,怎么能忍受在每个方法中写重复代码呢!况且这些重复的代码并不属于UserSerivce的主要业务代码。

所以接下来我们打算,把计算每一个方法的耗时操作,交给代理对象来做。

先在UserService类中把计算耗时的代码删除,代码如下

/**
 * 用户业务实现类(面向接口编程)
 */
public class UserServiceImpl implements UserService{
    @Override
    public void login(String loginName, String passWord) throws Exception {
        if("admin".equals(loginName) && "123456".equals(passWord)){
            System.out.println("您登录成功,欢迎光临本系统~");
        }else {
            System.out.println("您登录失败,用户名或密码错误~");
        }
        Thread.sleep(1000);
    }
    @Override
    public void deleteUsers() throws Exception{
        System.out.println("成功删除了1万个用户~");
        Thread.sleep(1500);
    }
    @Override
    public String[] selectUsers() throws Exception{
        System.out.println("查询出了3个用户");
        String[] names = {"张全蛋", "李二狗", "牛爱花"};
        Thread.sleep(500);
        return names;
    }
}

然后为UserService生成一个动态代理对象,在动态代理中调用目标方法,在调用目标方法之前和之后记录毫秒值,并计算方法运行的时间。代码如下

public class ProxyUtil {
    public static UserService createProxy(UserService userService){
        UserService userServiceProxy
            = (UserService) Proxy.newProxyInstance(
            ProxyUtil.class.getClassLoader(),
            new Class[]{UserService.class}, 
            new InvocationHandler() {
                                                                                  @Override
            public Object invoke(                                                                             Object proxy, 
                              Method method, 
                                  Object[] args) throws Throwable {                             if(
                    method.getName().equals("login") ||                                             method.getName().equals("deleteUsers")||
                    method.getName().equals("selectUsers")){
                    //方法运行前记录毫秒值         
                    long startTime = System.currentTimeMillis();
                    //执行方法
                    Object rs = method.invoke(userService, args);
                    //执行方法后记录毫秒值
                    long endTime = System.currentTimeMillis();
                    System.out.println(method.getName() + "方法执行耗时:" + (endTime - startTime)/ 1000.0 + "s");
                    return rs;
               }else {
                    Object rs = method.invoke(userService, args);
                    return rs;                                                                }
           }                                                                 });
        //返回代理对象
        return userServiceProxy;
    }
}

在测试类中为UserService创建代理对象

/**
 * 目标:使用动态代理解决实际问题,并掌握使用代理的好处。
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        // 1、创建用户业务对象。
        UserService userService = ProxyUtil.createProxy(new UserServiceImpl());
        // 2、调用用户业务的功能。
        userService.login("admin", "123456");
        System.out.println("----------------------------------");
        userService.deleteUsers();
        System.out.println("----------------------------------");
        String[] names = userService.selectUsers();
        System.out.println("查询到的用户是:" + Arrays.toString(names));
        System.out.println("----------------------------------");
    }
}

执行结果如下图所示

动态代理对象的执行流程如下图所示,每次用代理对象调用方法时,都会执行InvocationHandler中的invoke方法。

恭喜同学们,动态代理我们已经学习完了。

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