重新看编程思想之类型信息

引言

工作中，有时感觉对Java的理解不够深，想补补。以后，不定期更新《重新看编程思想》。《Java编程思想》这本书从大一开始伴随着我，再看这本书感觉全是回忆。

RTTI（Run-Time Type Identification)）

• 理解泛型，首先得知道RTTI是什么？

运行时类型信息可以在程序运行时发现和使用类型信息。

• 下面看一个例子，来看看RTTI的作用。

• 定义一个抽象类，声明abstract方法。

public abstract class Shape {

    void draw() {
        System.out.println(this + ".draw()");
    }

    abstract public String printStr();
}
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• 继承抽象类，重写基类方法。

public class Square extends Shape {
    @Override
    public String printStr() {
        return "Square";
    }
}

public class Triangle extends Shape {
    @Override
    public String printStr() {
        return "Triangle";
    }
}

public class Circle extends Shape {
    @Override
    public String printStr() {
        return "Circle";
    }
}
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• 测试运行类

public class Shapes {

    public static void main(String[] args) {
        List<Shape> shapes = new ArrayList<Shape>() {{
            add(new Circle());
            add(new Triangle());
            add(new Square());
        }};

        for (Shape shape : shapes) {
            System.out.println(shape.printStr());
            shape.draw();
        }
    }
}
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• 运行结果

Circle
[email protected]()
Triangle
[email protected]()
Square
[email protected]()
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分析

• 对于Shape列表来说，把Circle、Triangle、Square放入时，都会被向上转型，即对列表而言，都是Shape对象。

• 当遍历元素时，容器会将所有事物当做Object持有，并自动转型回Shape，这就是RTTI的基本使用形式，在运行时，识别一个对象的类型。

• 可以看出，RTTI的转型并不彻底，只是从Object转型为Shape，没有转型为具体的Circle：

Object -> Shape ? -> Circle

• 那么，为什么执行了Circle的代码呢？

多态使得Shape对象执行引用所指向的具体对象的代码。

Class对象

理解RTTI的工作原理，首先要知道类型信息在运行时是如何表示的，即Class对象。

• 每个类都有一个Class对象（每当编写并且编译一个类），

• 对象被载入内存，就会被用来创建这个类的对象。

• Class对象还可以使用另外一种方法生成，即Gum.class，即类字面常量。

try {
            // forName方式
            Class<?> gum = Class.forName("fanxing.studyclass.Gum");
            System.out.println(gum.getCanonicalName());

        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        // 类字面常量
        System.out.println(Gum.class.getCanonicalName());
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• 为.class创建Class对象引用的**“三步准备”**。

加载：类加载器执行，查找字节码，并从字节码中创建一个Class对象。 链接：验证类的字节码，为静态域分配存储空间，解析这个类创建的对其他类的引用。 初始化：如果该类具有超类，对其初始化，执行静态初始化器和静态初始化块。

public class Initable {

    static final int a = 47;
    static final int b = new Random().nextInt(1000);

    static {
        System.out.println("初始化 Initable");
    }
}

public class Initable2 {

    static int a = 147;
    static {
        System.out.println("初始化 Initable2");
    }
}

public class Initable3 {

   public static int a = 74;
    static {
        System.out.println("初始化 Initable3");
    }
}

public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        // 没有引发Initable初始化
        Class initable = Initable.class;
        System.out.println("创建Initable class对象引用");

        // 没有引发Initable初始化
        System.out.println(Initable.a);
        // 引发初始化
        System.out.println(Initable.b);

        // Initable2 初始化
        System.out.println(Initable2.a);

        Class initable3 = Class.forName("fanxing.leizimianchangliang.Initable3");
        System.out.println("创建Initable3 class对象引用");

        System.out.println(Initable3.a);
    }
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分析

初始化为“惰性”，static final值如果为编译期常量，不会引发初始化。 .class获得对类的引用，不会引发初始化，但是forname产生class引用，立即引发初始化。

反射：运行时的类信息

• 使用反射，进行类方法提取

try {

            Class<?> c = Class.forName(args[0]);

            Method[]  methods = c.getMethods();

            Constructor[] constructors = c.getConstructors();

            if (args.length == 1) {
                for (Method method : methods) {
                    System.out.println(p.matcher(method.toString()).replaceAll(""));
                }
                for (Constructor constructor: constructors) {
                    System.out.println(p.matcher(constructor.toString()).replaceAll(""));
                }
                lines = methods.length + constructors.length;
            } else {
                for (Method method: methods) {
                    if (method.toString().contains(args[1])) {
                        System.out.println(p.matcher(method.toString()).replaceAll(""));
                        lines++;
                    }
                    for (Constructor constructor:constructors) {
                        if (constructor.toString().contains(args[1])) {
                            System.out.println(p.matcher(constructor.toString()).replaceAll(""));
                            lines ++;
                        }
                    }
                }
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
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动态代理

public class DynamicProxyHandler implements InvocationHandler {

    private Object proxied;

    public DynamicProxyHandler(Object proxied) {
        this.proxied = proxied;
    }

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {

        System.out.println("proxy: " + proxy.getClass() + " method: " + method + " args: " + args);

        if (args != null) {
            for (Object s : args) {
                System.out.println(" arg");
            }
        }


        return method.invoke(proxied, args);
    }
}
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public class SimpleDynamicProxy {

    public static void consumer(Interface in) {
        in.doSomething();
        in.somethingElse("bo");
    }

    public static void main(String[] args) {
        RealObject object = new RealObject();
        consumer(object);

        // 动态创建代理
        Interface proxy = (Interface) Proxy.newProxyInstance(
                Interface.class.getClassLoader(),
                new Class[]{Interface.class},
                new DynamicProxyHandler(object));

        consumer(proxy);
    }
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结语

• 理解上述概念有助于后续对一些框架源码的阅读，例如反射、动态代理会在很多框架源码中看到。
• 后续自己对一些业务功能，进行封装也可以考虑动态代理。

参考文献

• Java编程思想