編寫高質量程式碼:改善Java程式的151個建議(第7章:泛型和反射___建議101~109)
我命由我不由天 --哪吒
建議101:注意Class類的特殊性
建議102:適時選擇getDeclaredXXX和getXXX
建議103:反射訪問屬性或方法時Accessible設定為true
建議104:使用forName動態載入類檔案
建議105:動態載入不適合陣列
建議106:動態代理可以使代理模式更加靈活
建議107:使用反射增加修飾模式的普適性
建議108:反射讓模板方法模式更強大
建議109:不需要太多關注反射效率
建議101:注意Class類的特殊性
Java語言是先把Java原始檔編譯成字尾為class的位元組碼檔案,然後通過classLoader機制把這些類載入到記憶體中。最後生成例項執行。
class類是Java的反射入口,只有在獲得一個類的描述物件後才能動態的載入、呼叫,一般獲得class物件的三種方法:
1、類屬性載入:如String.class
2、物件的getClass方法:如new String.getClass()
3、forName方法載入:如Class.forName("java.lang.String")
獲得class物件之後,就可以通過getAnnotation()獲得註解,通過getMethods()獲得方法,通過getConstructors()獲得建構函式等。
建議102:適時選擇getDeclaredXXX和getXXX
getMethod方法獲得的是所有public訪問級別的方法,包括從父類繼承的方法。
getDeclaredMethod獲得的是自身類的方法,包括公用的(public)方法、私有(private)方法,而且不受限於訪問許可權。
建議103:反射訪問屬性或方法時Accessible設定為true
Java中通過反射執行一個方法:獲取一個方法物件,然後根據isAccessible返回值確定是否能夠執行,如果返回false,則呼叫setAccessible(true),然後再呼叫invoke執行方法:
Method method= ...; //檢查是否可以訪問 if(!method.isAccessible()){ method.setAccessible(true); } //執行方法 method.invoke(obj, args);
通過反射方法執行方法時,必須在invoke之前檢查Accessible屬性。
建議104:使用forName動態載入類檔案
動態載入是指程式執行時載入需要的類庫檔案,對Java程式來說,雷哥類檔案在啟動時或首次初始化時會被載入到記憶體中,而反射則可以在執行時再決定是否需要載入。
動態載入的意義在於:載入一個類表示要初始化該類的static變數,特別是static程式碼塊,在這裡可以做大量的工作,比如註冊,初始化環境等等。
對於動態載入最經典的應用就是資料庫驅動程式的載入片段,程式碼如下:
//載入驅動
Class.forName("com.mysql..jdbc.Driver");
String url="jdbc:mysql://localhost:3306/db?user=&password=";
Connection conn =DriverManager.getConnection(url);
Statement stmt =conn.createStatement();
當程式動態載入該驅動時,也就是執行到Class.forName("com.mysql..jdbc.Driver")時,Driver類會被載入到記憶體中,於是static程式碼塊開始執行,也就是把自己註冊到DriverManager中。
forName只是把一個類載入到記憶體中,並不保證由此產生一個例項物件,也不會執行任何方法,之所以會初始化static程式碼,那是由類載入機制所決定的,而不是forName方法決定的。也就是說,如果沒有static屬性或static程式碼塊,forName就是載入類,沒有任何的執行行為。
總而言之,forName只是把一個類載入到記憶體中,然後初始化static程式碼。
建議105:動態載入不適合陣列
建議106:動態代理可以使代理模式更加靈活
Java的反射框架提供了動態代理(Dynamic Proxy)機制,允許在執行期對目標類生成代理,避免重複開發。我們知道一個靜態代理是通過主題角色(Proxy)和具體主題角色(Real Subject)共同實現主題角色(Subkect)的邏輯的,只是代理角色把相關的執行邏輯委託給了具體角色而已,一個簡單的靜態代理如下所示:
interface Subject {
// 定義一個方法
public void request();
}
// 具體主題角色
class RealSubject implements Subject {
// 實現方法
@Override
public void request() {
// 實現具體業務邏輯
}
}
class Proxy implements Subject {
// 要代理那個實現類
private Subject subject = null;
// 預設被代理者
public Proxy() {
subject = new RealSubject();
}
// 通過建構函式傳遞被代理者
public Proxy(Subject _subject) {
subject = _subject;
}
@Override
public void request() {
before();
subject.request();
after();
}
// 預處理
private void after() {
// doSomething
}
// 善後處理
private void before() {
// doSomething
}
}
這是一個簡單的靜態代理。Java還提供了java.lang.reflect.Proxy用於實現動態代理:只要提供一個抽象主題角色和具體主題角色,就可以動態實現其邏輯的,其例項程式碼如下:
interface Subject {
// 定義一個方法
public void request();
}
// 具體主題角色
class RealSubject implements Subject {
// 實現方法
@Override
public void request() {
// 實現具體業務邏輯
}
}
class SubjectHandler implements InvocationHandler {
// 被代理的物件
private Subject subject;
public SubjectHandler(Subject _subject) {
subject = _subject;
}
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
throws Throwable {
// 預處理
System.out.println("預處理...");
//直接呼叫被代理的方法
Object obj = method.invoke(subject, args);
// 後處理
System.out.println("後處理...");
return obj;
}
}
注意這裡沒有代理主題角色,取而代之的是SubjectHandler作為主要的邏輯委託處理,其中invoke方法是介面InvocationHandler定義必須實現的,它完成了對真實方法的呼叫。
通過InvocationHandler介面的實現類來實現,所有的方法都是有該Handler進行處理的,即所有被代理的方法都是由InvocationHandler接管實際的處理任務。
程式碼如下:
public static void main(String[] args) {
//具體主題角色,也就是被代理類
Subject subject = new RealSubject();
//代理例項的處理Handler
InvocationHandler handler =new SubjectHandler(subject);
//當前載入器
ClassLoader cl = subject.getClass().getClassLoader();
//動態代理
Subject proxy = (Subject) Proxy.newProxyInstance(cl,subject.getClass().getInterfaces(),handler);
//執行具體主題角色方法
proxy.request();
}
此時實現了不用顯示建立代理類即實現代理的功能,例如可以在被代理的角色執行前進行許可權判斷,或者執行後進行資料校驗。
動態代理很容易實現通用的代理類,只要在InvocationHandler的invoke方法中讀取持久化的資料即可實現,而且還能實現動態切入的效果。
建議107:使用反射增加修飾模式的普適性
裝飾模式(Decorator Pattern)的定義是“動態的給一個物件新增一些額外的職責。就增加功能來說,裝飾模式相比於生成子類更加靈活“,不過,使用Java的動態代理也可以實現修飾模式的效果,而且其靈活性、適應性會更強。
我們以卡通片《貓和老鼠》(Tom and Jerry)為例,看看如何包裝小Jerry讓它更強大。首先定義Jerry的類:老鼠(Rat類),程式碼如下:
interface Animal{
public void doStuff();
}
class Rat implements Animal{
@Override
public void doStuff() {
System.out.println("Jerry will play with Tom ......");
}
}
接下來,我們要給Jerry增加一些能力,比如飛行,鑽地等能力,當然使用繼承也很容易實現,但我們這裡只是臨時的為Rat類增加這些能力,使用裝飾模式更符合此處的場景,首先定義裝飾類,程式碼如下:
//定義某種能力
interface Feature{
//載入特性
public void load();
}
//飛行能力
class FlyFeature implements Feature{
@Override
public void load() {
System.out.println("增加一對翅膀...");
}
}
//鑽地能力
class DigFeature implements Feature{
@Override
public void load() {
System.out.println("增加鑽地能力...");
}
}
此處定義了兩種能力:一種是飛行,另一種是鑽地,我們如果把這兩種屬性賦予到Jerry身上,那就需要一個包裝動作類了,程式碼如下:
class DecorateAnimal implements Animal {
// 被包裝的動物
private Animal animal;
// 使用哪一個包裝器
private Class<? extends Feature> clz;
public DecorateAnimal(Animal _animal, Class<? extends Feature> _clz) {
animal = _animal;
clz = _clz;
}
@Override
public void doStuff() {
InvocationHandler handler = new InvocationHandler() {
// 具體包裝行為
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
throws Throwable {
Object obj = null;
if (Modifier.isPublic(method.getModifiers())) {
obj = method.invoke(clz.newInstance(), args);
}
animal.doStuff();
return obj;
}
};
//當前載入器
ClassLoader cl = getClass().getClassLoader();
//動態代理,又handler決定如何包裝
Feature proxy = (Feature) Proxy.newProxyInstance(cl, clz.getInterfaces(), handler);
proxy.load();
}
}
注意看doStuff方法,一個修飾型別必然是抽象構建(Component)的子型別,它必須實現doStuff方法,此處的doStuff方法委託了動態代理執行,並且在動態代理的控制器Handler中還設定了決定修飾方式和行為的條件(即程式碼中InvocationHandler匿名類中的if判斷語句),當然,此處也可以通過讀取持久化資料的方式進行判斷,這樣就更加靈活了。
編寫客戶端進行呼叫了,程式碼如下:
public static void main(String[] args) {
//定義Jerry這隻老鼠
Animal jerry = new Rat();
//為Jerry增加飛行能力
jerry = new DecorateAnimal(jerry, FlyFeature.class);
//jerry增加挖掘能力
jerry = new DecorateAnimal(jerry, DigFeature.class);
//Jerry開始戲弄毛了
jerry.doStuff();
}
此類程式碼只是一個比較通用的裝飾模式,只需要定義被裝飾的類及裝飾類即可,裝飾行為由動態代理實現,實現了對裝飾類和被裝飾類的完全解耦,提供了系統的擴充套件性。
建議109:不需要太多關注反射效率
反射的效率相對於正常的程式碼執行確實低很多,但它是一個非常有效的執行期工具類,只要程式碼結構清晰、可讀性好那就先開發出來,等到進行效能測試時有問題再優化。
最基本的編碼規則:"Don't Repeat Yourself"
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