實(shí)例講解Java編程中數(shù)組反射的使用方法

更新時(shí)間：2016年04月25日 14:22:53 作者：RiccioZhang

這篇文章主要介紹了Java編程中數(shù)組反射的使用方法,通過編寫數(shù)組反射工具類可以重用許多基礎(chǔ)代碼,減少對(duì)類型的判斷過程,需要的朋友可以參考下

什么是反射
“反射（Reflection）能夠讓運(yùn)行于JVM中的程序檢測(cè)和修改運(yùn)行時(shí)的行為?！边@個(gè)概念常常會(huì)和內(nèi)?。↖ntrospection）混淆，以下是這兩個(gè)術(shù)語(yǔ)在Wikipedia中的解釋：

內(nèi)省用于在運(yùn)行時(shí)檢測(cè)某個(gè)對(duì)象的類型和其包含的屬性；
反射用于在運(yùn)行時(shí)檢測(cè)和修改某個(gè)對(duì)象的結(jié)構(gòu)及其行為。
從它們的定義可以看出，內(nèi)省是反射的一個(gè)子集。有些語(yǔ)言支持內(nèi)省，但并不支持反射，如C++。

內(nèi)省示例：instanceof 運(yùn)算符用于檢測(cè)某個(gè)對(duì)象是否屬于特定的類。

if (obj instanceof Dog) {
  Dog d = (Dog) obj;
  d.bark();
}

反射示例：Class.forName()方法可以通過類或接口的名稱（一個(gè)字符串或完全限定名）來(lái)獲取對(duì)應(yīng)的Class對(duì)象。forName方法會(huì)觸發(fā)類的初始化。

// 使用反射
Class<?> c = Class.forName("classpath.and.classname");
Object dog = c.newInstance();
Method m = c.getDeclaredMethod("bark", new Class<?>[0]);
m.invoke(dog);

在Java中，反射更接近于內(nèi)省，因?yàn)槟銦o(wú)法改變一個(gè)對(duì)象的結(jié)構(gòu)。雖然一些API可以用來(lái)修改方法和屬性的可見性，但并不能修改結(jié)構(gòu)。

數(shù)組的反射
數(shù)組的反射有什么用呢？何時(shí)需要使用數(shù)組的反射呢？先來(lái)看下下面的代碼：

Integer[] nums = {1, 2, 3, 4}; 
Object[] objs = nums; //這里能自動(dòng)的將Integer[]轉(zhuǎn)成Object[] 
Object obj = nums; //Integer[]當(dāng)然是一個(gè)Object 
int[] ids = {1, 2, 3, 4}; 
//Object[] objs2 = ids; //這里不能將int[]轉(zhuǎn)換成Object[] 
Object obj2 = ids; //int[] 是一個(gè)Object

上面的例子表明：基本類型的一維數(shù)組只能當(dāng)做Object，而不能當(dāng)作Object[]。

int[][] intArray = {{1, 2}, {3, 4}}; 
Object[] oa = intArray; 
Object obj = intArray; 
//Integer[][] integerArray = intArray; int[][] 不是 Integer[][] 
Integer[][] integerArray2 = new Integer[][]{{1, 2}, {3, 4}}; 
Object[][] oa2 = integerArray2; 
Object[] oa3 = integerArray2; 
Object obj2 = integerArray2;

從上面的例子可以看出java的二位數(shù)組是數(shù)組的數(shù)組。下面來(lái)看下對(duì)數(shù)組進(jìn)行反射的例子：

package cn.zq.array.reflect; 
 
import java.lang.reflect.Array; 
import java.util.Arrays; 
import java.util.Random; 
 
public class ArrayReflect { 
  public static void main(String[] args) { 
    Random rand = new Random(47); 
    int[] is = new int[10]; 
    for(int i = 0; i < is.length; i++) { 
      is[i] = rand.nextInt(100); 
    } 
    System.out.println(is); 
    System.out.println(Arrays.asList(is)); 
    /*以上的2個(gè)輸出都是輸出類似"[[I@14318bb]"的字符串， 
      不能顯示數(shù)組內(nèi)存放的內(nèi)容,當(dāng)然我們采用遍歷的方式來(lái)輸出數(shù)組內(nèi)的內(nèi)容*/ 
    System.out.println("--1.通過常規(guī)方式遍歷數(shù)組對(duì)數(shù)組進(jìn)行打印--"); 
    for(int i = 0; i < is.length; i++) { 
      System.out.print(is[i] + " "); 
    } 
    System.out.println(); 
    System.out.println("--2.通過數(shù)組反射的方式遍歷數(shù)組對(duì)數(shù)組進(jìn)行打印--"); 
    Object obj = is; //將一維的int數(shù)組向上轉(zhuǎn)為Object 
    System.out.println("obj isArray:" + obj.getClass().isArray()); 
    for(int i = 0; i < Array.getLength(obj); i++) { 
      int num = Array.getInt(obj, i); 
      //也能通過這個(gè)常用的方法來(lái)獲取對(duì)應(yīng)索引位置的值 
      //Object value = Array.get(obj, i); //如果數(shù)組存放的是基本類型，那么返回的是基本類型對(duì)應(yīng)的包裝類型 
      System.out.print(num + " "); 
    } 
  } 
}

輸出：

[I@14318bb 
[[I@14318bb] 
--1.通過常規(guī)方式遍歷數(shù)組對(duì)數(shù)組進(jìn)行打印-- 
58 55 93 61 61 29 68 0 22 7  
--2.通過數(shù)組反射的方式遍歷數(shù)組對(duì)數(shù)組進(jìn)行打印-- 
obj isArray:true 
58 55 93 61 61 29 68 0 22 7

上面的例子首先創(chuàng)建了一個(gè)int的一維數(shù)組，然后隨機(jī)的像里面填充0~100的整數(shù)，接著通過System.out.println()方法直接對(duì)數(shù)組輸出或者用Arrays.asList方法（如果不是基本類型的一維數(shù)組此方法能按照期望轉(zhuǎn)成List，如果是二維數(shù)組也不能按照我們期望轉(zhuǎn)成List）將數(shù)組轉(zhuǎn)成List再輸出，通過都不是我們期望的輸出結(jié)果。接下來(lái)以常規(guī)的數(shù)組的遍歷方式來(lái)輸出數(shù)組內(nèi)的內(nèi)容，然后將int[]看成是一個(gè)Object，利用反射來(lái)遍歷其內(nèi)容。Class.isArray()可以用來(lái)判斷是對(duì)象是否為一個(gè)數(shù)組，假如是一個(gè)數(shù)組，那么在通過java.lang.reflect.Array這個(gè)對(duì)數(shù)組反射的工具類來(lái)獲取數(shù)組的相關(guān)信息，這個(gè)類通過了一些get方法，可以用來(lái)獲取數(shù)組的長(zhǎng)度，各個(gè)版本的用來(lái)獲取基本類型的一維數(shù)組的對(duì)應(yīng)索引的值，通用獲取值的方法get(Object array, int index)，設(shè)置值的方法，還有2個(gè)用來(lái)創(chuàng)建數(shù)組實(shí)例的方法。通過數(shù)組反射工具類，可以很方便的利用數(shù)組反射寫出通用的代碼，而不用再去判斷給定的數(shù)組到底是那種基本類型的數(shù)組。

package cn.zq.array.reflect; 
 
import java.lang.reflect.Array; 
 
public class NewArrayInstance { 
  public static void main(String[] args) { 
    Object o = Array.newInstance(int.class, 20); 
    int[] is = (int[]) o; 
    System.out.println("is.length = " + is.length); 
    Object o2 = Array.newInstance(int.class, 10, 8); 
    int[][] iss = (int[][]) o2; 
    System.out.println("iss.length = " + iss.length  
        + ", iss[0].lenght = " + iss[0].length); 
  } 
} 

is.length = 20 
iss.length = 10, iss[0].lenght = 8

Array總共通過了2個(gè)方法來(lái)創(chuàng)建數(shù)組
Object newInstance(Class<?> componentType, int length)，根據(jù)提供的class來(lái)創(chuàng)建一個(gè)指定長(zhǎng)度的數(shù)組，如果像上面那樣提供int.class，長(zhǎng)度為10，相當(dāng)于new int[10];
Object newInstance(Class<?> componentType, int... dimensions)，根據(jù)提供的class和維度來(lái)創(chuàng)建數(shù)組，可變參數(shù)dimensions用來(lái)指定數(shù)組的每一維的長(zhǎng)度，像上面的例子那樣相當(dāng)于創(chuàng)建了一個(gè)new int[10][8]的二維數(shù)組，但是不能創(chuàng)建每一維長(zhǎng)度都不同的多維數(shù)組。通過第一種創(chuàng)建數(shù)組的方法，可以像這樣創(chuàng)建數(shù)組Object o = Array.newInstance(int[].class, 20)可以用來(lái)創(chuàng)建二維數(shù)組，這里相當(dāng)于Object o = new int[20][];
當(dāng)然通過上面例子那樣來(lái)創(chuàng)建數(shù)組的用法是很少見的，其實(shí)也是多余的，為什么不直接通過new來(lái)創(chuàng)建數(shù)組呢？反射創(chuàng)建數(shù)組不僅速度沒有new快，而且寫的程序也不易讀，還不如new來(lái)的直接。事實(shí)上通過反射創(chuàng)建數(shù)組確實(shí)很少見，是有何種變態(tài)的需求需要用反射來(lái)創(chuàng)建數(shù)組呢！
由于前面對(duì)基本類型的數(shù)組進(jìn)行輸出時(shí)遇到一些障礙，下面將利用數(shù)組反射來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)工具類來(lái)實(shí)現(xiàn)期望的輸出：

package cn.zq.util; 
 
import java.io.ByteArrayOutputStream; 
import java.io.PrintStream; 
import java.lang.reflect.Array; 
 
public class Print { 
  public static void print(Object obj) { 
    print(obj, System.out); 
  } 
  public static void print(Object obj, PrintStream out) { 
    out.println(getPrintString(obj)); 
  } 
  public static void println() { 
    print(System.out); 
  } 
  public static void println(PrintStream out) { 
    out.println(); 
  } 
  public static void printnb(Object obj) { 
    printnb(obj, System.out); 
  } 
  public static void printnb(Object obj, PrintStream out) { 
    out.print(getPrintString(obj)); 
  } 
  public static PrintStream format(String format, Object ... objects) { 
    return format(System.out, format, objects); 
  } 
  public static PrintStream format(PrintStream out, String format, Object ... objects) { 
    Object[] handleObjects = new Object[objects.length]; 
    for(int i = 0; i < objects.length; i++) { 
      Object object = objects[i]; 
      if(object == null || isPrimitiveWrapper(object)) { 
        handleObjects[i] = object; 
      } else { 
        ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream(); 
        PrintStream ps = new PrintStream(bos); 
        printnb(object, ps); 
        ps.close(); 
        handleObjects[i] = new String(bos.toByteArray()); 
      } 
    } 
    out.format(format, handleObjects); 
    return out; 
  } 
  /** 
   * 判斷給定對(duì)象是否為基本類型的包裝類。 
   * @param o 給定的Object對(duì)象 
   * @return 如果是基本類型的包裝類，則返回是，否則返回否。 
   */ 
  private static boolean isPrimitiveWrapper(Object o) { 
    return o instanceof Void || o instanceof Boolean 
        || o instanceof Character || o instanceof Byte  
        || o instanceof Short || o instanceof Integer  
        || o instanceof Long || o instanceof Float 
        || o instanceof Double; 
  } 
  public static String getPrintString(Object obj) { 
    StringBuilder result = new StringBuilder(); 
    if(obj != null && obj.getClass().isArray()) { 
      result.append("["); 
      int len = Array.getLength(obj); 
      for(int i = 0; i < len; i++) { 
        Object value = Array.get(obj, i); 
        result.append(getPrintString(value)); 
        if(i != len - 1) { 
          result.append(", "); 
        } 
      } 
      result.append("]"); 
    } else { 
      result.append(String.valueOf(obj)); 
    } 
    return result.toString(); 
  } 
}

上面的Print工具類提供了一些實(shí)用的進(jìn)行輸出的靜態(tài)方法，并且提供了一些重載版本，可以根據(jù)個(gè)人的喜歡自己編寫一些重載的版本，支持基本類型的一維數(shù)組的打印以及多維數(shù)組的打印，看下下面的Print工具進(jìn)行測(cè)試的示例：

package cn.zq.array.reflect; 
 
import static cn.zq.util.Print.print; 
 
import java.io.PrintStream; 
 
import static cn.zq.util.Print.*; 
 
public class PrintTest { 
  static class Person { 
    private static int counter; 
    private final int id = counter ++; 
    public String toString() { 
      return getClass().getSimpleName() + id; 
    } 
  } 
   
  public static void main(String[] args) throws Exception { 
    print("--打印非數(shù)組--"); 
    print(new Object()); 
    print("--打印基本類型的一維數(shù)組--"); 
    int[] is = new int[]{1, 22, 31, 44, 21, 33, 65}; 
    print(is); 
    print("--打印基本類型的二維數(shù)組--"); 
    int[][] iss = new int[][]{ 
        {11, 12, 13, 14}, 
        {21, 22,}, 
        {31, 32, 33} 
    }; 
    print(iss); 
    print("--打印非基本類型的一維數(shù)組--"); 
    Person[] persons = new Person[10]; 
    for(int i = 0; i < persons.length; i++) { 
      persons[i] = new Person(); 
    } 
    print(persons); 
    print("--打印非基本類型的二維數(shù)組--"); 
    Person[][] persons2 = new Person[][]{ 
        {new Person()}, 
        {new Person(), new Person()}, 
        {new Person(), new Person(), new Person(),}, 
    }; 
    print(persons2); 
    print("--打印empty數(shù)組--"); 
    print(new int[]{}); 
    print("--打印含有null值的數(shù)組--"); 
    Object[] objects = new Object[]{ 
        new Person(), null, new Object(), new Integer(100) 
    }; 
    print(objects); 
    print("--打印特殊情況的二維數(shù)組--"); 
    Object[][] objects2 = new Object[3][]; 
    objects2[0] = new Object[]{}; 
    objects2[2] = objects; 
    print(objects2); 
    print("--將一維數(shù)組的結(jié)果輸出到文件--"); 
    PrintStream out = new PrintStream("out.c"); 
    try { 
      print(iss, out); 
    } finally { 
      out.close(); 
    } 
    print("--格式化輸出--"); 
    format("%-6d%s %B %s", 10086, "is", true, iss); 
    /** 
     * 上面列出了一些Print工具類的一些常用的方法， 
     * 還有一些未列出的方法，請(qǐng)自行查看。 
     */ 
  } 
}

輸出：

--打印非數(shù)組-- 
java.lang.Object@61de33 
--打印基本類型的一維數(shù)組-- 
[1, 22, 31, 44, 21, 33, 65] 
--打印基本類型的二維數(shù)組-- 
[[11, 12, 13, 14], [21, 22], [31, 32, 33]] 
--打印非基本類型的一維數(shù)組-- 
[Person0, Person1, Person2, Person3, Person4, Person5, Person6, Person7, Person8, Person9] 
--打印非基本類型的二維數(shù)組-- 
[[Person10], [Person11, Person12], [Person13, Person14, Person15]] 
--打印empty數(shù)組-- 
[] 
--打印含有null值的數(shù)組-- 
[Person16, null, java.lang.Object@ca0b6, 100] 
--打印特殊情況的二維數(shù)組-- 
[[], null, [Person16, null, java.lang.Object@ca0b6, 100]] 
--將一維數(shù)組的結(jié)果輸出到文件-- 
--格式化輸出-- 
10086 is TRUE [[11, 12, 13, 14], [21, 22], [31, 32, 33]]

輸出文件：

2016425142151040.png (1111×352)

可見Print工具類已經(jīng)具備打印基本類型的一維數(shù)組以及多維數(shù)組的能力了，總體來(lái)說上面的工具類還是挺實(shí)用的，免得每次想要看數(shù)組里面的內(nèi)容都有手動(dòng)的去編寫代碼，那樣是在是太麻煩了，以后直接把Print工具類拿過去用就行了，多么的方便啊。
上面的工具類確實(shí)能很好的工作，但是假如有這樣一個(gè)需求：給你一個(gè)數(shù)組（也有可能是其他的容器），你給我整出一個(gè)List。那么我們應(yīng)該怎樣做呢？事實(shí)上Arrays.asList不總是能得到我們所期望的結(jié)果，java5雖然添加了泛型，但是是有限制的，并不能像c++的模板那樣通用，正是因?yàn)閖ava中存在基本類型，即使有自動(dòng)包裝的機(jī)制，與泛型一起并不能使用，參數(shù)類型必須是某種類型，而不能是基本類型。下面給出一種自己的解決辦法：

package cn.zq.util; 
 
import java.lang.reflect.Array; 
import java.util.ArrayList; 
import java.util.Arrays; 
import java.util.Enumeration; 
import java.util.Iterator; 
import java.util.List; 
import java.util.Map; 
 
public class CollectionUtils { 
   
  public static List<?> asList(Object obj) { 
    return convertToList( 
        makeIterator(obj)); 
  } 
  public static <T>List<T> convertToList(Iterator<T> iterator) { 
    if(iterator == null) { 
      return null; 
    } 
    List<T> list = new ArrayList<T>(); 
    while(iterator.hasNext()) { 
      list.add(iterator.next()); 
    } 
    return list; 
  } 
  @SuppressWarnings({ "rawtypes", "unchecked" }) 
  public static Iterator<?> makeIterator(Object obj) { 
    if(obj instanceof Iterator) { 
      return (Iterator<?>) obj; 
    } 
    if(obj == null) { 
      return null; 
    } 
    if(obj instanceof Map) { 
      obj = ((Map<?, ?>)obj).entrySet(); 
    } 
     
    Iterator<?> iterator = null; 
    if(obj instanceof Iterable) { 
      iterator = ((Iterable<?>)obj).iterator(); 
    } else if(obj.getClass().isArray()) { 
      //Object[] objs = (Object[]) obj; //原始類型的一位數(shù)組不能這樣轉(zhuǎn)換 
      ArrayList list = new ArrayList(Array.getLength(obj)); 
      for(int i = 0; i < Array.getLength(obj); i++) { 
        list.add(Array.get(obj, i)); 
      } 
      iterator = list.iterator(); 
    } else if(obj instanceof Enumeration) { 
      iterator = new EnumerationIterator((Enumeration) obj); 
    } else { 
      iterator = Arrays.asList(obj).iterator(); 
    } 
    return iterator; 
  } 
   
  public static class EnumerationIterator<T> implements Iterator<T> { 
    private Enumeration<T> enumeration; 
    public EnumerationIterator(Enumeration<T> enumeration) { 
      this.enumeration = enumeration; 
    } 
    public boolean hasNext() { 
      return enumeration.hasMoreElements(); 
    } 
    public T next() { 
      return enumeration.nextElement(); 
    } 
    public void remove() { 
      throw new UnsupportedOperationException(); 
    } 
  } 
}

測(cè)試代碼：

package cn.zq.array.reflect; 
 
import java.util.Iterator; 
import java.util.List; 
 
import cn.zq.array.reflect.PrintTest.Person; 
import cn.zq.util.CollectionUtils; 
 
public class CollectionUtilsTest { 
  public static void main(String[] args) { 
    System.out.println("--基本類型一維數(shù)組--"); 
    int[] nums = {1, 3, 5, 7, 9}; 
    List<?> list = CollectionUtils.asList(nums); 
    System.out.println(list); 
    System.out.println("--非基本類型一維數(shù)組--"); 
    Person[] persons = new Person[]{ 
        new Person(), 
        new Person(), 
        new Person(), 
    }; 
    List<Person> personList = (List<Person>) CollectionUtils.asList(persons); 
    System.out.println(personList); 
    System.out.println("--Iterator--"); 
    Iterator<Person> iterator = personList.iterator(); 
    List<Person> personList2 = (List<Person>) CollectionUtils.asList(iterator); 
    System.out.println(personList2); 
 
  } 
}

輸出：

--基本類型一維數(shù)組-- 
[1, 3, 5, 7, 9] 
--非基本類型一維數(shù)組-- 
[Person0, Person1, Person2] 
--Iterator-- 
[Person0, Person1, Person2]

在java的容器類庫(kù)中可以分為Collection，Map，數(shù)組，由于Iterator(以及早期的遺留接口Enumeration)是所有容器的通用接口并且Collection接口從Iterable(該接口的iterator將返回一個(gè)Iterator)，所以在makeIterator方法中對(duì)這些情形進(jìn)行了一一的處理，對(duì)Map類型，只需要調(diào)用其entrySet()方法，對(duì)于實(shí)現(xiàn)了Iterable接口的類(Collection包含在內(nèi))，調(diào)用iterator()直接得到Iterator對(duì)象，對(duì)于Enumeration類型，利用適配器EnumerationIterator進(jìn)行適配，對(duì)于數(shù)組，利用數(shù)組反射遍歷數(shù)組放入ArrayList中，對(duì)于其他的類型調(diào)用Arrays.asList()方法創(chuàng)建一個(gè)List。CollectionUtils還提供了一些其他的方法來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，可以根據(jù)需要添加自己需要的方法。

總結(jié)：數(shù)組的反射對(duì)于那些可能出現(xiàn)數(shù)組的設(shè)計(jì)中提供更方便、更靈活的方法，以免寫那些比較麻煩的判斷語(yǔ)句，這種靈活性付出的就是性能的代價(jià)，對(duì)于那些根本不需要數(shù)組反射的情況下用數(shù)組的反射實(shí)在是不應(yīng)該。是否使用數(shù)組的反射，在實(shí)際的開發(fā)中仁者見仁智者見智，根據(jù)需要來(lái)選擇是否使用數(shù)組的反射，最好的方式就是用實(shí)踐來(lái)探路，先按照自己想到的方式去寫，在實(shí)踐中不斷的完善。

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