Java反射API研究(2)——java.lang.reflect详细内容与关系

  对于最新的java1.8而言,reflect中接口的结构是这样的: 

  其中AnnotatedType下的几个子接口可以不用管,其他结构看起来还是很简单的。

  类的继承结构如下: 

  其中security下的几个可以先不管

  而对于java.lang.reflect.ReflectPermission来说,他的主要作用是去除反射默认的权限控制,允许直接操作对象的private等修饰符修饰的属性或者方法等。

  由于反射机制的默认行为受限于Java的访问控制,(比如,访问私有的方法,字段),除非拥有访问权限,否则Java安全机制允许查看任意对象有哪些域,而不允许读它们的值(读取将抛异常)然而如果一个Java程序没有受到安全管理器的控制,就可以覆盖访问控制。为了达到这个目的,就需要调用Field、Method、Constructor对象的setAccessible()方法。

  反射操作的 Permission 类。ReflectPermission 是一种指定权限,没有动作。当前定义的唯一名称是 suppressAccessChecks,它允许取消由反射对象在其使用点上执行的标准 Java 语言访问检查 - 对于 public、default(包)访问、protected、private 成员。 

  该包的继承与实现图如下:

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接口 方法 作用

AnnotatedElement

(可以添加注解的元素,包括类 接口 枚举 注解 ,构造函数,field,方法,局部变量)

<T extends Annotation> T getAnnotation(Class<T> annotationClass) 如果存在该元素的指定类型的注释,则返回这些注释,否则返回 null。
default <T extends Annotation> T getDeclaredAnnotation(Class<T> annotationClass) 返回直接存在于此元素上的指定类型的注释。忽略继承的注释。
Annotation[] getAnnotations() 返回此元素上存在的所有注释。
Annotation[] getDeclaredAnnotations() 返回此元素上存在的所有注释。忽略继承的注释。
default <T extends Annotation> T[] getAnnotationsByType(Class<T> annotationClass) 返回重复注解的类型,被同注解注解的元素返回该类型注解的数组。参考@Repeatable
default <T extends Annotation> T[] getDeclaredAnnotationsByType(Class<T> anotationClass) 返回重复注解的类型,被同注解注解的元素返回注解的数组。忽略继承的注释。
default boolean isAnnotationPresent(Class<? extends Annotation> annotationClass) 如果指定类型的注释存在于此元素上,则返回 true,否则返回 false。

AnnotatedType

(可以带注解的类型)

Type getType() 返回表示此注释类型的基础类型。

GenericDeclaration

(类 接口 枚举或者方法或者构造函数的泛型声明)

TypeVariable<?>[] getTypeParameters() 返回声明顺序的泛型参数类型的数组

TypeVariable<D extends GenericDeclaration>

(泛型变量类型)

AnnotatedType[] getAnnotatedBounds()  
Type[] getBounds()   返回表示此泛型参数上边界的 Type 对象的数组。
D getGenericDeclaration()   获取声明此泛型参数的类或者接口或者方法
String getName()   返回此类型参数的名称,它出现在源代码中。

InvocationHandler

(动态代理的切面类)

Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)  代理实例的调用处理程序 实现的接口。在代理实例上处理方法调用并返回结果。

Member

(构造函数,方法和field的总称)

Class<?> getDeclaringClass() 返回表示声明由此 Member 表示的成员或构造方法的类或接口的 Class 对象。
int getModifiers()  作为整数返回由此 Member 所表示的成员或构造方法的 Java 语言修饰符。
String getName()   返回此 Member 表示的底层成员或构造方法的简单名称。
boolean isSynthetic()   如果此成员是编译器引入的,则返回 true;否则,返回 false。

Type

(所有使用到的数据类型的总称)

default String getTypeName() 获取Type的名称

WildcardType

(泛型 <? extends Object> )

 

Type[] getLowerBounds()  返回表示此类型变量下边界的 Type 对象的数组。
Type[] getUpperBounds()  返回表示此类型变量上边界的 Type 对象的数组。

GenericArrayType

(泛型数组类型 T[] )

Type getGenericComponentType()   返回表示此数组的组件类型的 Type 对象。此方法创建数组的组件类型。请参见 ParameterizedType 的声明获得参数化类型创建过程的语义,参见 TypeVariable 获得创建类型变量的过程。

ParameterizedType  

(泛型参数类型,例如:List<T>、Map<K,V>等带有泛型参数的对象)

Type[] getActualTypeArguments() 返回表示此类型实际类型参数的Type对象的数组,即返回一个类声明时的泛型类型
Type getOwnerType()   返回Type对象,表示此类型是其成员之一的类型。
Type getRawType() 返回Type对象,表示声明此类型的类或接口。

Java中的Type

Type是Java 编程语言中所有类型的公共高级接口(官方解释),也就是Java中所有类型的“爹”;其中,“所有类型”的描述尤为值得关注。它并不是我们平常工作中经常使用的 int、String、List、Map等数据类型,而是数据类型的分类。

Type体系中类型的包括:原始类型(Class)、基本类型(Type) ,带泛型参数的类型类型(ParameterizedType)、泛型数组类型(GenericArrayType)、类型变量(TypeVariable);

原始类型Class,我们平常所指的类,枚举、数组、注解;

基本类型,也就是我们所说的java的基本类型,即int,float,double等

带泛型参数的类型,就是我们平常所用到的泛型类 List<T>、Map<K,V> 等类型

泛型数组类型,并不是我们工作中所使用的数组String[] 、byte[],而是带有泛型的数组,即T[] ,List<T>[];

类型变量:带泛型参数的类型 中的泛型参数 例如 List<T>、Map<K,V> 等类型中的T ,K , V  泛型参数类型。

 

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空接口

Type是个空接口,没有定义任何方法,通过多态提高了程序的扩展性,具体实现去看下面的子类;

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Type体系

查看源码,Type接口下共有4个"儿子",每一个“儿子”代表着Java中的一种类型;

1.ParameterizedType

带泛型参数的类型,例如:List<T>、Map<K,V>等带有泛型参数的类型;

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2.TypeVariable

类型变量,即泛型参数变量;例如:T、K、V等变量,可以表示任何类;在这需要强调的是,TypeVariable代表着泛型对象中的泛型参数变量,而ParameterizedType则代表整个带泛型参数的对象;

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3.GenericArrayType

泛型数组类型,用来描述ParameterizedType、TypeVariable类型的数组;即List<T>[] 、T[]等;

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4.Class

Class是Type的一个实现类,属于原始类型,是Java反射的基础,对Java类的抽象;

在程序运行期间,每一个类都对应一个Class对象,这个对象包含了类的修饰符、方法,属性、构造等信息,所以我们可以对这个Class对象进行相应的操作,这就是Java的反射;

5.WildcardType

泛型通配符表达式类型  即? extend Number、? super Integer这样的表达式;WildcardType虽然是Type的子接口,但却不是Java类型中的一种;和typeVariable 对应,typeVariable 对应具体类型T K V 等参数,wildcardType 对象 ?类型。

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以上,简单介绍了Java-Type的体系;为了解决泛型,JDK1.5版本开始引入Type接口;在此之前,Java中只有原始类型,所有的原始类型都是通过Class进行抽象;有了Type以后,Java的数据类型得到了扩展,从原始类型扩展为参数化类型(ParameterizedType)、数组类型(GenericArrayType)、类型变量(TypeVariable),WildcardType(通配符类型变量);

 

下面就用代码的方式,对其中的5大类型:原始类型(Class)、参数化类型(ParameterizedType)、数组类型(GenericArrayType)、类型变量(TypeVariable)、基本类型(Class) 进一步说明;

1.ParameterizedType

ParameterizedType表示参数化类型,也就是泛型,例如List<T>、Set<T>等;

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ParameterizedType

在ParameterizedType接口中,有3个方法,分别是getActualTypeArguments()、 getRawType()、 getOwnerType();

1.1 getActualTypeArguments

获取泛型中的实际类型,可能会存在多个泛型,例如Map<K,V>,所以会返回Type[]数组;

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值得注意的是,无论<>中有几层嵌套(List<Map<String,Integer>),getActualTypeArguments()方法永远都是脱去最外层的<>(也就是List<>),将口号内的内容(Map<String,Integer>)返回;

我们经常遇到的List<T>,通过getActualTypeArguments()方法,得到的返回值是TypeVariableImpl对象,也就是TypeVariable类型(后面介绍);

1.2 getRawType

获取声明泛型的类或者接口,也就是泛型中<>前面的那个值;

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1.3 getOwnerType

通过方法的名称,我们大概了解到,此方法是获取泛型的拥有者,那么拥有者是个什么意思?

Returns a {@code Type} object representing the type that this type    * is a member of.  For example, if this type is {@code O.I},    * return a representation of {@code O}.  (摘自JDK注释)

通过注解,我们得知,“拥有者”表示的含义--内部类的“父类”,通过getOwnerType()方法可以获取到内部类的“拥有者”;例如: Map  就是 Map.Entry<String,String>的拥有者;

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2.GenericArrayType

泛型数组类型,例如List<String>[] 、T[]等;

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GenericArrayType

在GenericArrayType接口中,仅有1个方法,就是getGenericComponentType();

2.1 getGenericComponentType

返回泛型数组中元素的Type类型,即List<String>[] 中的 List<String>(ParameterizedTypeImpl)、T[] 中的T(TypeVariableImpl);

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值得注意的是,无论是几维数组,getGenericComponentType()方法都只会脱去最右边的[],返回剩下的值;

3.TypeVariable

泛型的类型变量,指的是List<T>、Map<K,V>中的T,K,V等值,实际的Java类型是TypeVariableImpl(TypeVariable的子类);此外,还可以对类型变量加上extend限定,这样会有类型变量对应的上限;

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TypeVariable

在TypeVariable接口中,有3个方法,分别为getBounds()、getGenericDeclaration()、getName();

3.1 getBounds

获得该类型变量的上限,也就是泛型中extend右边的值;例如 List<T extends Number> ,Number就是类型变量T的上限;如果我们只是简单的声明了List<T>(无显式定义extends),那么默认为Object;

 

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无显式定义extends:

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值得注意的是,类型变量的上限可以为多个,必须使用&符号相连接,例如 List<T extends Number & Serializable>;其中,& 后必须为接口;

3.2 getGenericDeclaration

获取声明该类型变量实体,也就是TypeVariableTest<T>中的TypeVariableTest;

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3.3 getName

获取类型变量在源码中定义的名称;

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说到TypeVariable类,就不得不提及Java-Type体系中另一个比较重要的接口---GenericDeclaration;含义为:声明类型变量的所有实体的公共接口;也就是说该接口定义了哪些地方可以定义类型变量(泛型);

通过查看源码发现,GenericDeclaration下有三个子类,分别为Class、Method、Constructor;也就是说,我们定义泛型只能在一个类中这3个地方自定义泛型;

 

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此时,我们不禁要问,我们不是经常在类中的属性声明泛型吗,怎么Field没有实现 GenericDeclaration接口呢?

其实,我们在Field中并没有声明泛型,而是在使用泛型而已!不信,我们实际上代码来看看!

1.首先在Class上定义泛型:

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Class定义泛型

2.我们没有在Class上定义泛型,直接在构造方法上定义泛型

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泛型构造

3.同样没有在Class定义泛型,直接在普通方法上定义泛型

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泛型方法

3.我们直接在属性上定义

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属性上定义泛型

我们看到,如果不在Class上定义,属性上并不能直接使用!所以,这也是我之前说的属性上并不是定义泛型,而是使用泛型,所以Field并没有实现GenericDeclaration接口!

4.Class

Type接口的实现类,是我们工作中常用到的一个对象;在Java中,每个.class文件在程序运行期间,都对应着一个Class对象,这个对象保存有这个类的全部信息;因此,Class对象也称之为Java反射的基础;

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Class

通过上面的例子,可以看出,当我们没有声明泛型的时候,我们普通的对象就是一个Class类型,是Type中的一种;

5.WildcardType

?---通配符表达式,表示通配符泛型,但是WildcardType并不属于Java-Type中的一钟;例如:List<? extends Number> 和 List<? super Integer>;

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WildcardType

在WildcardType接口中,有2个方法,分别为getUpperBounds()、getLowerBounds();

5.1 getUpperBounds

获取泛型变量的上边界(extends)

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5.2 getLowerBounds

获取泛型变量的下边界(super)

 

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以上,就是对Java-Type体系中相关对象的介绍;