最新Java基础系列课程--Day13-高级特性(二)

简介: 最新Java基础系列课程--Day13-高级特性

最新Java基础系列课程--Day13-高级特性(一)https://developer.aliyun.com/article/1423542


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。


最新Java基础系列课程--Day13-高级特性(三)https://developer.aliyun.com/article/1423544

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