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基于Java回顧之反射的使用分析

 更新時(shí)間：2013年05月15日 15:50:47   作者：  
本篇文章是對(duì)Java反射的使用進(jìn)行了詳細(xì)的分析介紹，需要的朋友參考下

反射可以幫助我們查看指定類型中的信息、創(chuàng)建類型的實(shí)例，調(diào)用類型的方法。我們平時(shí)使用框架，例如Spring、EJB、Hibernate等都大量的使用了反射技術(shù)。
反射簡(jiǎn)單示例
　　下面來(lái)演示反射相關(guān)的基本操作

　　首先是基礎(chǔ)代碼，我們定義一個(gè)接口及其實(shí)現(xiàn)，作為我們反射操作的目標(biāo)：

復(fù)制代碼 代碼如下:

interface HelloWorldService
 {
     void sayHello(String name);
 }

 class MyHelloWorld implements HelloWorldService
 {
     public String name;

    
     public void sayHello(String name)
     {
         System.out.println("Hello " + name + ".");
     }

     public void setName(String name) {
         this.name = name;
     }

     public String getName() {
         return name;
     }
 }

　　獲取方法及字段信息　　
　　下面的代碼會(huì)輸出給定類型中的方法和字段的聲明信息：
復(fù)制代碼 代碼如下:

private static void printClassTypeInfo(String type) throws ClassNotFoundException
 {
     Class classType = Class.forName(type);
     Method[] methods = classType.getDeclaredMethods();
     System.out.println("Methods info as below:");
     for(Method method : methods)
     {
         System.out.println(method.toGenericString());
     }
     Field[] fields = classType.getFields();
     System.out.println("Fields info as below:");
     for (Field field : fields)
     {
         System.out.println(field.toGenericString());
     }
 }

　　在使用反射時(shí)，我們一般會(huì)使用java.lang.reflect包中的內(nèi)容。

　　然后我們調(diào)用下面的代碼：

復(fù)制代碼 代碼如下:

printClassTypeInfo("sample.reflection.MyHelloWorld");

　　輸出結(jié)果如下：
復(fù)制代碼 代碼如下:

Methods info as below:
public void sample.reflection.MyHelloWorld.sayHello(java.lang.String)
public java.lang.String sample.reflection.MyHelloWorld.getName()
public void sample.reflection.MyHelloWorld.setName(java.lang.String)
Fields info as below:
public java.lang.String sample.reflection.MyHelloWorld.name

　　實(shí)例化對(duì)象
　　我們可以使用class.netInstance的方式來(lái)創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象，代碼如下：
復(fù)制代碼 代碼如下:

private static void createInstanceTest() throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException
 {
     Class classType = Class.forName("sample.reflection.MyHelloWorld");
     MyHelloWorld hello = (MyHelloWorld)classType.newInstance();
     hello.sayHello("Zhang San");
 }

　　輸出結(jié)果：
復(fù)制代碼 代碼如下:

Hello Zhang San.

　　調(diào)用對(duì)象的方法
　　我們可以通過(guò)方法的名稱以及參數(shù)類型構(gòu)建一個(gè)Method實(shí)例，然后調(diào)用Method的invoke方法，來(lái)觸發(fā)方法。

　　示例代碼如下：

復(fù)制代碼 代碼如下:

private static void invokeMethodTest() throws InstantiationException, IllegalAccessException, ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException
 {
     Class classType = Class.forName("sample.reflection.MyHelloWorld");
     MyHelloWorld hello = (MyHelloWorld)classType.newInstance();
     Method method = classType.getMethod("sayHello", new Class[]{String.class});
     method.invoke(hello, new Object[]{"Zhang San"});
 }

　　輸出結(jié)果同上。

　　修改字段的值
　　和C#不同，Java中一般使用setxxx和getxxx顯示為屬性賦值，因此Java中并沒(méi)有Property類型，而是有Field類型。

　　我們可以對(duì)Field的值進(jìn)行修改，代碼如下：

復(fù)制代碼 代碼如下:

private static void setFieldTest() throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, SecurityException, InstantiationException, IllegalAccessException
 {
     Class classType = Class.forName("sample.reflection.MyHelloWorld");
     MyHelloWorld hello = (MyHelloWorld)classType.newInstance();
     System.out.println("name is " + hello.name);
     Field field = classType.getField("name");
     field.set(hello, "Zhang San");
     System.out.println("name is " + hello.name);
 }

　　執(zhí)行結(jié)果如下：
復(fù)制代碼 代碼如下:

name is null
name is Zhang San

　　可以看出，我們成功的修改了name的值。

　　Annotation探索
　　一開始我們提到，反射是很多技術(shù)的基礎(chǔ)，Annotation就是這樣的，我們可以把Annotation看做是C#中的Attribute，它可以對(duì)類型、方法、屬性、字段、方法參數(shù)等信息進(jìn)行修飾。我們可以使用“@+Annotation名”的方式來(lái)使用Annotation。

　　Annotation基本操作
　　來(lái)看下面的代碼，我們定義了基于Type、Method、Parameter和Field上面的Annotation示例：

復(fù)制代碼 代碼如下:

@Target(ElementType.TYPE)
 @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
 @Documented
 @interface ClassAnnotation
 {
     public String value();
 }

 @Target(ElementType.METHOD)
 @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
 @Documented
 @interface MethodAnnotation
 {
     public String methodName();
     public String returnType();
 }

 @Target(ElementType.PARAMETER)
 @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
 @Documented
 @interface ParameterAnnotation
 {
     public String value();
 }

 @Target(ElementType.FIELD)
 @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
 @Documented
 @interface FieldAnnotation
 {
     public String value();
 }

　　接著，我們定義了一個(gè)MyClass類型，使用了上述的Annotation：
復(fù)制代碼 代碼如下:

@ClassAnnotation("這是作用在類型上的Annotation")
 class MyClass
 {
     @MethodAnnotation(methodName="printInfo", returnType="void")
     public void printInfo(String info)
     {
         System.out.println(info);
     }

     @MethodAnnotation(methodName="printError", returnType="void")
     public void printError(@ParameterAnnotation("這是作用在參數(shù)上的Annotation")String error)
     {
         System.err.println(error);
     }

     @FieldAnnotation("這是作用在字段上的Annotation")
     public int count;
 }

　　對(duì)于使用了Annotation，我們可以獲取其中的信息，下面兩種方式都可以獲取Annotation，第一種方式是通過(guò)反射遍歷類型及其方法、字段，一一讀取Annotation信息；第二種方式是讀取指定類型的Annotation：
復(fù)制代碼 代碼如下:

讀取Annotation方式一
 private static void annotationTest1()
 {
     MyClass temp = new MyClass();

     Annotation[] annotations = temp.getClass().getAnnotations();
     for(Annotation a : annotations)
     {
         System.out.println(a.toString());
     }

     Method[] methods = temp.getClass().getDeclaredMethods();
     for(Method method : methods)
     {
         annotations = method.getAnnotations();
         for(Annotation a : annotations)
         {
             System.out.println(a.toString());
         }
         Annotation[][] paraAnnotations = method.getParameterAnnotations();
         for(int i = 0; i < paraAnnotations.length; i++)
         {
             for (Annotation a : paraAnnotations[i])
             {
                 System.out.println(a.toString());
             }
         }
     }

     Field[] fields = temp.getClass().getFields();
     for (Field field : fields)
     {
         annotations = field.getAnnotations();
         for(Annotation a : annotations)
         {
             System.out.println(a.toString());
         }
     }
 }

復(fù)制代碼 代碼如下:

讀取Annotation方式二
 private static void annotationTest2() throws ClassNotFoundException
 {
     Class classType = Class.forName("sample.reflection.annotation.MyClass");
     boolean flag = classType.isAnnotationPresent(ClassAnnotation.class);
     if (flag)
     {
         ClassAnnotation annotation = (ClassAnnotation) classType.getAnnotation(ClassAnnotation.class);
         System.out.println(annotation.toString());
     }
     Method[] methods = classType.getMethods();
     for(Method method : methods)
     {
         if (method.isAnnotationPresent(MethodAnnotation.class))
         {
             System.out.println(((MethodAnnotation)method.getAnnotation(MethodAnnotation.class)).toString());
         }
         Annotation[][] paraAnnotations = method.getParameterAnnotations();
         for(int i = 0; i < paraAnnotations.length; i++)
         {
             for (Annotation a : paraAnnotations[i])
             {
                 System.out.println(a.toString());
             }
         }
     }
     Field[] fields = classType.getFields();
     for (Field field:fields)
     {
         if (field.isAnnotationPresent(FieldAnnotation.class))
         {
             System.out.println(((FieldAnnotation)field.getAnnotation(FieldAnnotation.class)).toString());
         }
     }
 }

　　上述兩個(gè)方法的輸出都是一樣的，如下：
復(fù)制代碼 代碼如下:

@sample.reflection.annotation.ClassAnnotation(value=這是作用在類型上的Annotation)
@sample.reflection.annotation.MethodAnnotation(methodName=printInfo, returnType=void)
@sample.reflection.annotation.MethodAnnotation(methodName=printError, returnType=void)
@sample.reflection.annotation.ParameterAnnotation(value=這是作用在參數(shù)上的Annotation)
@sample.reflection.annotation.FieldAnnotation(value=這是作用在字段上的Annotation)

　　在WebService中使用Annotation
　　上述代碼看上去可能有些枯燥，不能顯示出Annotation的威力，那么我們接下來(lái)看WebService，在WebService中，我們可以使用WebMethod、WebParam等Annotation來(lái)聲明方法或者參數(shù)。

　　接下來(lái)，我們來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)非常簡(jiǎn)單的Web服務(wù)：

復(fù)制代碼 代碼如下:

@WebService(targetNamespace="http://test", serviceName="HelloService")
 public class HelloServiceProvider
 {
     @WebResult(name="HelloString")
     @WebMethod
     public String sayHello(@WebParam(name="userName") String name)
     {
         return "Hello " + name;
     }

     @Oneway
     @WebMethod(action="userLogin", operationName="userLogin")
     public void login()
     {
         System.out.println("User has logged on.");
     }

     public static void main(String[] args)
     {
         Thread thread = new Thread(new HelloServicePublisher());
         thread.start();
     }
 }

　　然后定義一個(gè)Publisher：
復(fù)制代碼 代碼如下:

class HelloServicePublisher implements Runnable
 {
     public void run()
     {
         Endpoint.publish("http://localhost:8888/test/HelloService", new HelloServiceProvider());
     }
 }

　　在命令行中，我們定位到源代碼路徑，執(zhí)行下面的命令：
復(fù)制代碼 代碼如下:

wsgen -cp . HelloServiceProvider

　　wsgen位于JDK的bin目錄中。

　　然后我們啟動(dòng)HelloServiceProvider，在瀏覽器中輸入如下地址：http://localhost:8888/test/HelloService，可以看到如下信息：

　　點(diǎn)擊WSDL鏈接，可以看到：

復(fù)制代碼 代碼如下:

WSDL信息

<!-- Published by JAX-WS RI at http://jax-ws.dev.java.net. RI's version is JAX-WS RI 2.2.4-b01. --><!-- Generated by JAX-WS RI at http://jax-ws.dev.java.net. RI's version is JAX-WS RI 2.2.4-b01. --><definitions targetNamespace="http://test" name="HelloService"><types><xsd:schema><xsd:import namespace="http://test" schemaLocation="http://localhost:8888/test/HelloService?xsd=1"/></xsd:schema></types><message name="sayHello"><part name="parameters" element="tns:sayHello"/></message><message name="sayHelloResponse"><part name="parameters" element="tns:sayHelloResponse"/></message><message name="userLogin"><part name="parameters" element="tns:userLogin"/></message><portType name="HelloServiceProvider"><operation name="sayHello"><input wsam:Action="http://test/HelloServiceProvider/sayHelloRequest" message="tns:sayHello"/><output wsam:Action="http://test/HelloServiceProvider/sayHelloResponse" message="tns:sayHelloResponse"/></operation><operation name="userLogin"><input wsam:Action="userLogin" message="tns:userLogin"/></operation></portType><binding name="HelloServiceProviderPortBinding" type="tns:HelloServiceProvider"><soap:binding transport="http://schemas.xmlsoap.org/soap/http" style="document"/><operation name="sayHello"><soap:operation soapAction=""/><input><soap:body use="literal"/></input><output><soap:body use="literal"/></output></operation><operation name="userLogin"><soap:operation soapAction="userLogin"/><input><soap:body use="literal"/></input></operation></binding><service name="HelloService"><port name="HelloServiceProviderPort" binding="tns:HelloServiceProviderPortBinding"><soap:address location="http://localhost:8888/test/HelloService"/></port></service></definitions>


　　JDK中自帶了Web服務(wù)器，我們不需要把上述代碼部署到其他服務(wù)器中。

　　動(dòng)態(tài)代理機(jī)制
　　Spring中一大特色是AOP，面向方面編程也是框架設(shè)計(jì)一個(gè)趨勢(shì)。對(duì)于業(yè)務(wù)中的共通操作，諸如記錄日志、維護(hù)事務(wù)等，如果和業(yè)務(wù)邏輯糾纏在一起，會(huì)造成代碼職責(zé)不清，后續(xù)維護(hù)困難等問(wèn)題。利用AOP，我們可以很好的分離共通操作和業(yè)務(wù)操作。

　　下面我們來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的AOP框架，要實(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)框架，需要3部分：1）InvocationHandler，來(lái)觸發(fā)方法；2）Interceptor，來(lái)定義攔截器；3）DynamicProxy，來(lái)動(dòng)態(tài)創(chuàng)建代理對(duì)象。

　　首先我們看Interptor的定義：

復(fù)制代碼 代碼如下:

interface AOPInterceptor
 {
     public void before(Method method, Object[] args);
     public void after(Method method, Object[] args);
     public void afterThrowing(Method method, Object[] args);
     public void afterFinally(Method method, Object[] args);
 }

　　接下來(lái)是InvocationHandler：
復(fù)制代碼 代碼如下:

class DynamicProxyInvocationHandler implements InvocationHandler
 {
     private Object target;
     private AOPInterceptor interceptor;

     public DynamicProxyInvocationHandler(Object target, AOPInterceptor interceptor)
     {
         this.target = target;
         this.interceptor = interceptor;
     }

     public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable
     {
         try
         {
             interceptor.before(method, args);
             Object returnValue = method.invoke(target, args);
             interceptor.after(method, args);
             return returnValue;
         }
         catch(Throwable t)
         {
             interceptor.afterThrowing(method, args);
             throw t;
         }
         finally
         {
             interceptor.afterFinally(method, args);
         }
     }
 }

　　最后是DynamicProxy：
復(fù)制代碼 代碼如下:

class DynamicProxyFactoryImpl implements DynamicProxyFactory
 {
     public <T> T createProxy(Class<T> clazz, T target, AOPInterceptor interceptor)
     {
         InvocationHandler handler = new DynamicProxyInvocationHandler(target, interceptor);
         return (T)Proxy.newProxyInstance(Thread.currentThread().getContextClassLoader(), new Class<?>[] {clazz}, handler);
     }
 }

　　至此，我們構(gòu)建了一個(gè)”簡(jiǎn)易“的AOP攔截器。下面我們來(lái)創(chuàng)建一些測(cè)試代碼。

　　首先是實(shí)現(xiàn)AOPInterceptor接口：

復(fù)制代碼 代碼如下:

class MyInterceptor implements AOPInterceptor
 {

     public void after(Method method, Object[] args) {
         System.out.println("方法執(zhí)行結(jié)束。");
     }

     public void afterFinally(Method method, Object[] args) {
         System.out.println("方法體Finally執(zhí)行結(jié)束。");
     }

     public void afterThrowing(Method method, Object[] args) {
         System.out.println("方法拋出異常。");
     }

     public void before(Method method, Object[] args) {
         System.out.println("方法開始執(zhí)行");
     }
 }

　　然后利用本文一開始定義的HelloWorldService，來(lái)完成測(cè)試，需要在MyHello的sayHello方法最后，追加一行代碼：
復(fù)制代碼 代碼如下:

throw new RuntimeException();

　　接著是測(cè)試代碼：
復(fù)制代碼 代碼如下:

private static void test()
 {
     MyInterceptor interceptor = new MyInterceptor();
     HelloWorldService hello = new MyHelloWorld();
     DynamicProxyFactory factory = new DynamicProxyFactoryImpl();
     HelloWorldService proxy = factory.createProxy(HelloWorldService.class, hello, interceptor);
     proxy.sayHello("Zhang San");
 }

　　最終，執(zhí)行結(jié)果如下：
復(fù)制代碼 代碼如下:

方法開始執(zhí)行
Hello Zhang San.
方法拋出異常。
方法體Finally執(zhí)行結(jié)束。
Exception in thread "main" java.lang.reflect.UndeclaredThrowableException
    at sample.reflection.dynamicproxy.$Proxy0.sayHello(Unknown Source)
    at sample.reflection.dynamicproxy.Sample.test(Sample.java:18)
    at sample.reflection.dynamicproxy.Sample.main(Sample.java:9)
Caused by: java.lang.reflect.InvocationTargetException
    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)
    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(Unknown Source)
    at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(Unknown Source)
    at java.lang.reflect.Method.invoke(Unknown Source)
    at sample.reflection.dynamicproxy.DynamicProxyInvocationHandler.invoke(Sample.java:60)
    ... 3 more

　　可以看出，我們已經(jīng)在業(yè)務(wù)執(zhí)行的前、后、異常拋出后以及finally執(zhí)行后進(jìn)行了攔截，達(dá)到了我們期望的效果。

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