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08.Java反射問題

目錄介紹

  • 8.0.0.1 反射的原理是什麼?有哪些途徑擷取到Class對象,Class類的含義和作用是什麼?什麼是class類?
  • 8.0.0.2 有哪些方式可以提高反射效率?為何反射消耗性能?究竟是怎麼影響的,舉例說明?
  • 8.0.0.3 java反射機制提供了什麼功能?發射具有暴力通路權限,如何防止反射序列化攻擊單例?
  • 8.0.0.4 通過反射獲得泛型的實際類型參數?反射擷取構造方法,變量,方法的方法是哪些?
  • 8.0.0.5 getGenericParameterTypes 與 getParameterTypes差別?
  • 8.0.0.6 反射有什麼作用和應用?反射和注解相比,為何反射消耗性能,有什麼優缺點?

好消息

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  • 反射的原理是什麼?
    • 反射是為了能夠動态的加載一個類,動态的調用一個方法,動态的通路一個屬性等動态要求而設計的。它的出發點就在于JVM會為每個類建立一個java.lang.Class類的執行個體,通過該對象可以擷取這個類的資訊,然後通過使用java.lang.reflect包下得API以達到各種動态需求。
    • 反射機制是在運作狀态中,對于任意一個類,都能夠知道這個類的所有屬性和方法;對于任意一個對象,都能夠調用它的任意一個方法和屬性,這種動态擷取的資訊以及動态調用對象的方法的功能稱為java語言的反射機制。
  • 有哪些途徑擷取到Class對象,Class類的含義和作用是什麼?
    • 每一個Class類的對象就代表了一種被加載進入JVM的類,它代表了該類的一種資訊映射。開發者可以通過3種途徑擷取到Class對象。
    • 技術部落格大總結
    • 第一種方式:Class的forName()方法的傳回值就是Class類型,也就是動态導入類的Class對象的引用。
    • public static Class<?> forName(String className) throws ClassNotFoundException
    • 第二種方式:每個類都會有一個名稱為Class的靜态屬性,通過它也是可以擷取到Class對象的,示例代碼如下:
      Class<Student> clazz = Student.class;   // 通路Student類的class屬性           
    • 第三種方式:Object類中有一個名為getClass的成員方法,它傳回的是對象的運作時類的Class對象。因為Object類是所有類的父類,是以,所有的對象都可以使用該方法得到它運作時類的Class對象,示例代碼如下:
      Student stu = new Student();
      Class<Student> clazz = stu.getClass();   // 調用Student對象的getName方法           
  • 什麼是class類?
    • .class檔案:是由一個.java檔案通過編譯過程生成的.class檔案。Class對象:當Java虛拟機加載一個.class檔案到記憶體時,都會生成一個對應的Class對象,注意的是這個Class對象有且隻有一個存在于記憶體當中。

  • 有哪些方式可以提高反射效率?
    • 善用API:比如,盡量不要getMethods()後再周遊篩選,而直接用getMethod(methodName)來根據方法名擷取方法。
    • 适當使用緩存:比如,需要多次動态建立一個類的執行個體的時候,有緩存的寫法會比沒有緩存要快很多:
    // 1. 沒有緩存
    void createInstance(String className){
        return Class.forName(className).newInstance();
    }
    
    // 2. 緩存forName的結果
    void createInstance(String className){
        cachedClass = cache.get(className);
        if (cachedClass == null){
            cachedClass = Class.forName(className);
            cache.set(className, cachedClass);
        }
        return cachedClass.newInstance();
    }           
  • 為何反射消耗性能?

8.0.0.3 java反射機制提供了什麼功能?發射具有暴力通路權限,如何避免反射攻擊?

  • java反射機制提供了什麼功能?
    • 在運作時能夠判斷任意一個對象所屬的類
    • 在運作時構造任意一個類的對象
    • 在運作時判斷任意一個類所具有的成員變量和方法
    • 在運作時調用任一對象的方法
    • 在運作時建立新類對象
  • 發射具有暴力通路權限,如何避免反射攻擊?
  • 如何防止反射序列化攻擊單例
    • 枚舉單例
      public enum Singleton {
          INSTANCE {
              @Override
              protected void read() {
                  System.out.println("read");
              }
              @Override
              protected void write() {
                  System.out.println("write");
              }
          };
          protected abstract void read();
          protected abstract void write();
      }           
    • class檔案:
      public abstract class Singleton extends Enum{
          private Singleton(String s, int i){
              super(s, i);
          }
      
          protected abstract void read();
          protected abstract void write();
          public static Singleton[] values(){
              Singleton asingleton[];
              int i;
              Singleton asingleton1[];
              System.arraycopy(asingleton = ENUM$VALUES, 0, asingleton1 = new Singleton[i = asingleton.length], 0, i);
              return asingleton1;
          }
      
          public static Singleton valueOf(String s) {
              return (Singleton)Enum.valueOf(singleton/Singleton, s);
          }
      
          Singleton(String s, int i, Singleton singleton){
              this(s, i);
          }
      
          public static final Singleton INSTANCE;
          private static final Singleton ENUM$VALUES[];
      
          static {
              INSTANCE = new Singleton("INSTANCE", 0){
      
                  protected void read(){
                      System.out.println("read");
                  }
      
                  protected void write(){
                      System.out.println("write");
                  }
      
              };
              ENUM$VALUES = (new Singleton[] {
                  INSTANCE
              });
          }
      }           
      • 類的修飾abstract,是以沒法執行個體化,反射也無能為力。關于線程安全的保證,其實是通過類加載機制來保證的,我們看看INSTANCE的執行個體化時機,是在static塊中,JVM加載類的過程顯然是線程安全的。對于防止反序列化生成新執行個體的問題還不是很明白,一般的方法我們會在該類中添加上如下方法,不過枚舉中也沒有顯示的寫明該方法。
      //readResolve to prevent another instance of Singleton
      private Object readResolve(){
          return INSTANCE;
      }           

  • 通過反射獲得泛型的實際類型參數
    • 把泛型變量當成方法的參數,利用Method類的getGenericParameterTypes方法來擷取泛型的實際類型參數
    • 例子:
      public class GenericTest {
      
          public static void main(String[] args) throws Exception {
              getParamType();
          }
          
           /*利用反射擷取方法參數的實際參數類型*/
          public static void getParamType() throws NoSuchMethodException{
              Method method = GenericTest.class.getMethod("applyMap",Map.class);
              //擷取方法的泛型參數的類型
              Type[] types = method.getGenericParameterTypes();
              System.out.println(types[0]);
              //參數化的類型
              ParameterizedType pType  = (ParameterizedType)types[0];
              //原始類型
              System.out.println(pType.getRawType());
              //實際類型參數
              System.out.println(pType.getActualTypeArguments()[0]);
              System.out.println(pType.getActualTypeArguments()[1]);
          }
      
          /*供測試參數類型的方法*/
          public static void applyMap(Map<Integer,String> map){
      
          }
      
      }           
    • 輸出結果:
      java.util.Map<java.lang.Integer, java.lang.String>
      interface java.util.Map
      class java.lang.Integer
      class java.lang.String           
  • 反射擷取構造方法,變量,方法的方法是哪些?
    • 在反射包中,我們常用的類主要有Constructor類表示的是Class 對象所表示的類的構造方法,利用它可以在運作時動态建立對象、Field表示Class對象所表示的類的成員變量,通過它可以在運作時動态修改成員變量的屬性值(包含private)、Method表示Class對象所表示的類的成員方法,通過它可以動态調用對象的方法(包含private)。

  • getGenericParameterTypes 與 getParameterTypes差別?
    • getGenericParameterTypes 與 getParameterTypes 都是擷取構成函數的參數類型
    • 前者傳回的是Type類型,後者傳回的是Class類型,由于Type頂級接口,Class也實作了該接口,是以Class類是Type的子類,Type 表示的全部類型而每個Class對象表示一個具體類型的執行個體,如String.class僅代表String類型。由此看來Type與 Class 表示類型幾乎是相同的,隻不過Type表示的範圍比Class要廣得多而已。當然Type還有其他子類,如:
      • TypeVariable:表示類型參數,可以有上界,比如:T extends Number
      • ParameterizedType:表示參數化的類型,有原始類型和具體的類型參數,比如:List
      • WildcardType:表示通配符類型,比如:?, ? extends Number, ? super Integer

  • 反射有什麼作用和應用?
    • 含義:在運作狀态中,對于任意一個類都能知道它的所有屬性和方法,對于任何一個對象都能夠調用它的任何一個方法和屬性。
    • 功能:動态性,展現在:在運作時判斷任意一個類所具有的屬性和方法; 在運作時判斷任意一個對象所屬的類;在運作時構造任意一個類的對象;在運作時調用任意一個對象的方法;生成動态代理
  • 為何反射消耗性能
  • 有什麼優缺點
    • 優點
      • 動态編譯:運作時确定類型,綁定對象。動态編譯最大限度的發揮了java的靈活性,展現了多态的應用,有利于降低類之間的耦合性。
      • 反射機制的優點就是可以實作動态建立對象和編譯,展現出很大的靈活性,特别是在開發中。它的靈活性就表現的十分明顯。比如,一個大型的軟體,不可能一次就把把它設計的很完美,當這個程式編譯後,釋出了,當發現需要更新某些功能時,我們不可能要使用者把以前的解除安裝,再重新安裝新的版本,假如這樣的話,這個軟體肯定是沒有多少人用的。采用靜态的話,需要把整個程式重新編譯一次才可以實作功能的更新,而采用反射機制的話,它就可以不用解除安裝,隻需要在運作時才動态的建立和編譯,就可以實作該功能。

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