一、類型識別的兩種方式:
首先了解一下“運行時類型識別”(Run-time Type Identification, RTTI)主要有兩種方式,
第一種:是我們在一次編譯時和運行時已經知道了所有的類型。
第二種:是我們在整項目分模塊的編譯,在運行時可以對新加入的模塊進行動態的編譯。(在動態編譯模塊之前還不知道被編譯code的類型。) 這就是下面要接受的,功能強大的“反射”機制。
二、認識“Class對象”:
要理解RTTI(運行時類型識別)在Java中的工作原理,首先必須知道類型信息在運行時是如何表示的,這項工作是由“Class對象”完成的,它包含了與類有關的信息。
類是程序的重要組成部分(類的屬性,方法以及它的一些特性,在這裡我就不做贅述了。),每個類都有一個Class對象,每當編寫並編譯了一個新類就會產生一個Class對象,它被保存在一個與你所創建的新類同名的.class文件中。那麼在程序運行時,當我們想生成這個類的對象時(實例化這個類),運行這個程序的Java虛擬機(JVM)就會這樣做:
首先會從加載所創新類的.class文件,
然後確認這個新類的Class對象是否已經加載,如果尚未加載,JVM就會根據類名查找.class文件,並將其載入,一旦這個類的Class對象被載入內存,它就被用來創建這個類的所有對象。
一般的RTTI形式包括三種:
1.傳統的類型轉換。如“(Apple)Fruit”,由RTTI確保類型轉換的正確性,如果執行了一個錯誤的類型轉換,就會拋出一個ClassCastException異常。
2.通過Class對象來獲取對象的類型。如
[code="Java"] Class c = Class.forName(“Apple”);
Object o = c.newInstance();
3.通過關鍵字instanceof或Class.isInstance()方法來確定對象是否屬於某個特定類型的實例,准確的說,應該是instanceof / Class.isInstance()可以用來確定對象是否屬於某個特定類及其所有基類的實例,這和equals() / ==不一樣,它們用來比較兩個對象是否屬於同一個類的實例,沒有考慮繼承關系。
三、反射
如果不知道某個對象的類型,可以通過RTTI來獲取,但前提是這個類型在編譯時必須已知,這樣才能使用RTTI來識別。即在編譯時,編譯器必須知道所有通過RTTI來處理的類。
使用反射機制可以不受這個限制,它主要應用於兩種情況:
第一種情況,是“基於構件的編程”這種編程方式中,將使用某種基於快速應用開發(RAD)的應用構建工具來構建項目。這是現在最常見的可視化編程方法,通過代表不同組件的圖標拖動到圖板上,然後設置”構件“(組件)的屬性值來配置它們來創建程序。要做到這種配置編程,就必須要求構件都是可實例化的,並且要暴露其部分信息,使得程序員可以讀取和設置構件的值和狀態。當處理GUI時間的構件時還必須暴露相關方法的事件處理細節,以便RAD環境幫助程序員覆蓋這些處理事件的方法。在這裡,就要用到反射的機制來檢查可用的方法並返回方法實體對象。Java通過JavaBeans提供了基於構件的編程架構。
第二種情況,在運行時獲取類的信息的另外一個動機,就是希望能夠提供在跨網絡的遠程平台上創建和運行對象的能力。這被成為遠程調用(RMI),它允許一個Java程序將對象分步在多台機器上,這種分步能力將幫助開發人員執行一些需要進行大量計算的任務,充分利用計算機資源,提高運行速度。
Class類支持反射,是在Java.lang.reflect中包含了Field/Method/Constructor類,每個類都實現了Member接口。這些類型的對象都是由JVM在運行時創建的,用來表示未知類裡對應的成員。如可以用Constructor類創建新的對象,用get()和set()方法讀取和修改與Field對象關聯的字段,用invoke()方法調用與Method對象關聯的方法。同時,還可以調用getFIElds()、getMethods()、getConstructors()等方法來返回表示字段、方法以及構造器的對象數組。這樣,未知的對象的類信息在運行時就能被完全確定下來,而在編譯時不需要知道任何信息。
另外,RTTI有時能解決效率問題。當程序中使用多態給程序的運行帶來負擔的時候,可以使用RTTI編寫一段代碼來提高效率。