Java反射、枚举类和lambda表达式-编程知识

前言：

本章我们就来了解Java中的反射和枚举类。枚举类和反射其实有些关系，接下来我们就来学习他们的使用。

反射：

反射的作用：

反射：反射允许对成员变量，成员方法和构造方法的信息进行编程访问。

Java中有一个很有趣的知识——反射，它就类似于一个照妖镜，可以让一个类中所有的元素都无所遁形。

Java的反射（reflection）机制是在运行状态中，对于任何一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法。

我们在使用IDEA的时候，总是输入什么以后会提示东西，其实这就是反射的应用。

说白了就是从类中拿东西，比如成员变量，成员方法，构造方法等。

Java文件被编译后，生成了.class文件，JVM此时就要去解读.class文件，被编译后的Java文件.class也被JVM解析为一个对象，这个对象就是java.lang.Class，这样当程序在运行时，每个java文件就最终变成了Class类对象的一个实例。我们通过Java的反射机制应用到这个实例，就可以去获得甚至去添加改变这个类的属性和动作，使得这个类成为一个动态的类。

获取class对象：

通过上面的说明，当我们使用反射时，必须先拿到一个类。

此时我们就介绍拿到类的3种方法：

1.在Java中已经定一个了一个类叫做Class，就是用来描述字节码文件的。其中有一个静态方法叫做forName，参数为全类名。

2.类名.class

3.对象.class

我们一般使用Class类中forName方法获取类，上面说了要获取全类名，那么什么是全类名呢？

全类名：全类名是指package + （.）类的名字

我们其实很容易获取全类名，我们找到要获取的类，之后右击类名，复制参数即可：

一定在双引号中复制，否则就是类的名，不是全类名。

当我们只知道方法不知道该使用什么类时，可以先写方法并传入参数，之后使用快捷键生成左边：

Ctrl + Alt + V : 自动生成左边

我们说有三种获取类的方法，如果获取的是同一个类，其实获取的都是一样的。

public class MyReflect {public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {/** 获取class的三种方式：*   1.Class.forName("全类名");*   2.类名.class*   3.对象.getClass();* *///1.Class.forName("全类名");//全类名 ： 包名 + 类名Class clazz1 = Class.forName("dome1.Student");//全类名//因为里面有受查异常，所以在主方法中加上System.out.println(clazz1);//2.类名.classClass clazz2 = Student.class;System.out.println(clazz2);System.out.println(clazz1 == clazz2);//获取的都是字节码问价，所以相同//3.对象.getClass()Student s = new Student();Class clazz3 = s.getClass();System.out.println(clazz1 == clazz2);System.out.println(clazz1 == clazz3);}
}

package dome1;public class Student {private String name;private int age;public Student(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}public Student() {}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {this.age = age;}@Overridepublic String toString() {return "Student{" +"name='" + name + '\'' +", age=" + age +'}';}
}

其中最常用的就是第一种方式，第三种方式局限性最大，必须有当前对象才能使用。

获取构造方法：

此时就获取了字节码文件了，之后我们就要从中获取构造方法等内容了。

想一想，我们既然获取了构造方法，是不是就能通过该构造方法创建对象了呢？我们先来看相关方法：

package dome1;public class Student {private String name;private int age;protected Student(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}public Student() {}private Student(String name) {this.name = name;}public Student(int age) {this.age = age;}public String getName() {return name;}private void setName(String name) {this.name = name;}protected int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {this.age = age;}@Overridepublic String toString() {return "Student{" +"name='" + name + '\'' +", age=" + age +'}';}
}

package dome1;import java.lang.reflect.Constructor;public class MyReflectDemo {public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {//1.获取class字节码文件对象Class clazz = Class.forName("dome1.Student");//2.获取构造方法Constructor[] cons = clazz.getConstructors();for (Constructor con : cons) {System.out.println(con);}}
}

可以看到，我们已经获取了所有的public修饰的构造方法。为了不冗余，我们直接给出图片，我们更改getConstructors方法，并观察区别：

单独获取可以指定获取构造方法，通过参数来指定。

获取修饰权限付：

当我们获取万构造方法以后，我们可以获取这个构造方法的权限修饰符，通过getModifiers方法，返回的是一个整形。

至于每个权限修饰符，都有对应的整数。由于博主在叙利亚，下面给出战损版：

Constructor con2 = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
//我们单独获取构造方法，往里面添加参数，就可以指定获取那个构造方法
//System.out.println(con2);int modifiers = con2.getModifiers();
//获取构造方法的权限修饰符，以整数形式体现
System.out.println(modifiers);

IDEA中可以提示参数，也就是通过反射原理来实现的。

当我们不知道一个方法中有哪些参数是，可以使用：Ctrl + P 来进行提示。

获取方法参数：

使用getParameter方法来获取参数：

Parameter[] parameters = con2.getParameters();
//获取构造方法所有参数
for (Parameter x : parameters) {System.out.println(x);
}

获取私有方法并实例化对象：

此时我们已经获取了构造方法，那么我们就可以通过获取的构造方法去实例化一个对象，使用newInstance方法并传入参数去实例化对象。

Constructor con2 = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
//con2.setAccessible(true);//相当于临时取消修饰权限校验//此时我们已经拿到了构造方法，那么我们就可以通过此构造方法去创建对象
Student stu = (Student) con2.newInstance("张三");
System.out.println(stu);

因为报错是private，我们此时也就是看到了该构造方法，但不能直接去构造。我们要加上setAccessible去临时修改权限。

这就是暴力反射，因为是私有方法，但是通过反射使用了。

获取类中的成员：

package dome2;public class Student {private String name;private int age;public String gender;public Student() {}public Student(String name, int age, String gender) {this.name = name;this.age = age;this.gender = gender;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {this.age = age;}@Overridepublic String toString() {return "Student{" +"name='" + name + '\'' +", age=" + age +", gender='" + gender + '\'' +'}';}
}

public class MyReflect {public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, IllegalAccessException {//1.获取字节码文件Class clazz = Class.forName("dome2.Student");//2.获取公共成员变量Field[] fields = clazz.getFields();for (Field x : fields) {System.out.println(x);}//获取单个成员变量Field name = clazz.getDeclaredField("name");System.out.println(name);//获取成员变量名字String n = name.getName();//获取成员变量名System.out.println(n);//获取成员变量的数据类型Class<?> type = name.getType();System.out.println(type);//获取成员变量记录的值 和对象有关，所以先初始化一个Student s = new Student("张三",23,"男");name.setAccessible(true);//临时取消访问权限String value = (String) name.get(s);//获取该对象name记录的值System.out.println(value);//修改对象里面记录的值name.set(s, "lisi");System.out.println(s);}
}

获取类中的方法和抛出的异常：

我们再来看利用反射获取成员方法。

package demo3;import java.io.IOException;public class Student {private String name;private int age;public Student() {}public Student(String name, int age, String gender) {this.name = name;this.age = age;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {this.age = age;}public void sleep() {System.out.println("睡觉");}private void eat(String st) throws IOException,NullPointerException,ClassCastException {System.out.println("在吃" + st);}private void eat(String st, int a) {System.out.println("在吃" + st);}@Overridepublic String toString() {return "Student{" +"name='" + name + '\'' +", age=" + age +'}';}
}

public class MyReflect {public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {//1.获取class字节码文件Class clazz = Class.forName("demo3.Student");//2.获取里面所有的方法对象（包括父类的公共方法）Method[] methods = clazz.getMethods();for (Method method : methods) {System.out.println(method);}}
}

我们使用getDeclareMethods方法，获取的是该类中的所有方法（没有父类中的方法）。

public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {//1.获取class字节码文件Class clazz = Class.forName("demo3.Student");/*//2.获取里面所有的方法对象（包括父类的公共方法）Method[] methods = clazz.getMethods();for (Method method : methods) {System.out.println(method);}*///3.获取里面所有的方法对象(不获取父类，但可以获取本类中所有方法Method[] methods = clazz.getDeclaredMethods();for (Method method : methods) {System.out.println(method);}}

注意这里的getMethods和getDeclaredMethods是不一样的，getMethods是获取所有公共方法（包括父类公共方法）；getDeclaredMethods是获取本类所有方法。

调用获取的方法（invoke方法）：

一样的，我们获取了方法，也就可以使用该方法，但是因为Java中有方法重载，所以必须传入参数，这样才可以调用指定参数。

获取方法后，我们也可以使用Class类中的getExceptionTypes方法获取该方法抛出的异常。

获取方法后， Method中有invoke方法，是调用指定方法，第一个参数是对象，也就是说，我们使用之前要现获取构造方法，之后实例化一个对象，之后将对象传入invoke方法的第一个参数。

public class MyReflect {public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {//1.获取class字节码文件Class clazz = Class.forName("demo3.Student");/*//2.获取里面所有的方法对象（包括父类的公共方法）Method[] methods = clazz.getMethods();for (Method method : methods) {System.out.println(method);}*//*//3.获取里面所有的方法对象(不获取父类，但可以获取本类中所有方法Method[] methods = clazz.getDeclaredMethods();for (Method method : methods) {System.out.println(method);}*///获取指定单一方法Method m = clazz.getDeclaredMethod("eat", String.class);System.out.println(m);//因为有方法重载，所以要指定参数//获取方法修饰符int modifiers = m.getModifiers();System.out.println(modifiers);//获取方法名字String name = m.getName();System.out.println(name);//获取方法形参Parameter[] parameters = m.getParameters();for (Parameter parameter : parameters) {System.out.println(parameter);}//获取方法抛出的异常Class[] exceptionTypes = m.getExceptionTypes();for (Class exceptionType : exceptionTypes) {System.out.println(exceptionType);}//方法运行/*Method 类中用于创建对象* Object invoke(Object obj, Object... args): 运行方法* 参数一：用obj对象调用的方法* 参数二：调用方法传递的参数(如果是void就不写)* 返回值：方法的返回值（如果没有就不写）* */Student s = new Student();//参数一s：方法调用者//参数二"羊肉"：表示调用方法的时候传递的实际参数m.setAccessible(true);//记住这个方法是私有的m.invoke(s,"羊肉");//如果有返回值就接受，可以强制转换}
}

注意，这里面的Student类还是上面demo3里面的Student类。

枚举：

枚举的作用：

我们有时候使用的值是不会改变的，像一年四季，这些都是常量，不会发生改变，所以便有了枚举类。枚举是JDK1.5以后引入的。主要是将一组常量组织起来。

自定义枚举类：

看枚举之前，我们先来看自定义枚举类，此时我们自己定义一个枚举类。

/*
* 1.构造器私有化
* 2.本类内部创建一组对象 四个 春夏秋冬
* 3.对外暴露对象 -> 通过为对象前加 public final static 修饰符
* 4.可以提供 get 方法 但是只读不写(没有set方法)
* *///自定义枚举类
public class TestEnum {private String name;private String character;//特点//对外暴露public static final TestEnum SPRING = new TestEnum("春天","花香");public static final TestEnum SUMMER = new TestEnum("夏天","烈日");public static final TestEnum AUTUMN = new TestEnum("秋天","气爽");public static final TestEnum WINNER = new TestEnum("冬天","大雪");//构造器私有化 -> 这样外界就不能直接创建对象 -> 防止直接 newprivate TestEnum() {}private TestEnum(String name, String character) {this.name = name;this.character = character;}//只提供 get 方法 只读不写public String getName() {return name;}public String getCharacter() {return character;}@Overridepublic String toString() {return "TestEnum{" +"name='" + name + '\'' +", character='" + character + '\'' +'}';}
}

public class Test {public static void main(String[] args) {System.out.println(TestEnum.SPRING);System.out.println(TestEnum.SUMMER);System.out.println(TestEnum.AUTUMN);System.out.println(TestEnum.WINNER);}
}

定义为静态就是说明不需要实例化对象，而且为了防止其修改使用final。

枚举类构造方法默认被 private 修饰，写成其他则报错。

使用枚举类（values方法和枚举类的方法）：

我们每次使用IDEA去创建类时，总会有一些选项，其中就有一个enum选项，我们去创建一个。

public enum SEnum {SPRING("春天","花香"),SUMMER("夏天","烈日"),AUTUMN("秋天","气爽"),WINTER;//这里WINTER调用无参构造器private String name;private String character;SEnum() { //注意，这里没有 private 修饰，因为被默认修饰了}SEnum(String name, String character) {this.name = name;this.character = character;}public String getName() {return name;}public String getCharacter() {return character;}@Overridepublic String toString() {return "SEnum{" +"name='" + name + '\'' +", character='" + character + '\'' +'}';}
}

我们使用枚举类发现能省去很多代码。

我们不能将枚举类进行继承：

可以发现其报错，因为Java不能多继承，所以我们猜测可能是其可能已经继承了一个类。

我们进行反编译（在IDEA左边右击该类，找到Open In -> Explorer，之后回退到Out目录，进入以后找到这个类生成的.class文件，并在目录中输入 cmd ，利用 javap 字节码文件名进行反编译）：

当然这里面有些是父类的方法。

发现其默认继承Enum并且是被final修饰的。

values()方法可以将枚举类转变为一个枚举类型的数组，因为枚举中没有下标，我们没有办法通过下标来快速找到需要的枚举类，这时候，转变为数组之后，我们就可以通过数组的下标，来找到我们需要的枚举类。

其实枚举在定义的时候就已经创建了对象，当然枚举里面也可以定义成员并且定义方法。

public enum A {//注意：枚举类第一行必须罗列的是枚举对象的名字X, Y, Z;private String name;public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}
}

public class Test {public static void main(String[] args) {//认识枚举A a1 = A.X;System.out.println(a1);//1.枚举类的构造方法是私有的，不能对外创建对象//A a = new A();//2.枚举类的第一行都是常量，记住的是枚举类的对象A a2 = A.Y;//3.枚举类提供一些额外的APIA[] as = A.values();for (A x : as) {System.out.print(x + " ");}System.out.println();A a3 = A.valueOf("Y");System.out.println(a3.name());//拿名字System.out.println(a3.ordinal());//拿索引}
}

注意事项：

常量定义要放到最开始，构造方法放在其下面，否则报错。

主方法直接使用枚举类名调用其中成员，因为是静态变量，并且不能初始化其中成员，而且也不能添加。

枚举类（Enum）中只有一个构造方法：

此时父类中有构造方法，但是我们写的子类没有构造方法，没有调用super。这也就证明了枚举类是一个特殊的类。

枚举类无法被继承，无法被扩展，也就证明了它很安全。

我们比较获取的索引：

public static void main(String[] args) {System.out.println(SEnum.SPRING);SEnum[] sEnum = SEnum.values();for (SEnum anEnum : sEnum) {System.out.println(anEnum.ordinal());//获取枚举成员的索引位置}System.out.println("====");SEnum v1 = SEnum.valueOf("SPRING");System.out.println(v1);/*SEnum v2 = SEnum.valueOf("eheh");//前提是枚举类型中必须包含该常量System.out.println(v2);*///因为 Enum 类实现了 Comparable 接口System.out.println(SEnum.SPRING.compareTo(SEnum.SUMMER));//比较}

枚举类无法反射：

上面我们讲过，反射可以让一个类中的任何东西都无所遁形，那么我们利用反射区获取枚举类中的属性。

public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException,NoSuchMethodException, InvocationTargetException,InstantiationException, IllegalAccessException {Class clazz = Class.forName("demo1.SEnum");Constructor con = clazz.getDeclaredConstructor(String.class, String.class);con.setAccessible(true);SEnum o = (SEnum) con.newInstance("晴天", "开心");//此时通过反射新建了一个枚举对象System.out.println(o);
}

因为enum继承于Enum，Enum中的构造方法又有两个形参，所以我们在传入4个参数。所以对以上代码进行以下局部修改：

Constructor con = clazz.getDeclaredConstructor(String.class,int.class,String.class, String.class);
con.setAccessible(true);
SEnum o = (SEnum) con.newInstance("黑夜",9,"晴天", "开心");

此时我们进入源码观察。

所以证明了枚举对象是非常安全的，是不可以通过反射来创建一个枚举对象的。

抽象枚举：

其实就是在枚举类中定义了抽象方法，因为枚举对象就定义在枚举类中，所以定义的对象必须实现该抽象方法。

//抽象枚举
public enum B {X() {@Overridepublic void go() {}}, Y("张三") {//调用有参构造器@Overridepublic void go() {System.out.println((getName() + "吃饭"));//调用方法}};public abstract void go();//这里面定义了一个抽象方法//因为枚举类中就定义了对象//所以定义时必须实现该抽象方法B(String name) {this.name = name;}//注意：这里面构造方法都是默认私有的B() {}private String name;public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}
}

public class Test {public static void main(String[] args) {B a = B.Y;a.go();}
}

lambda表达式：

lambda表达式基本语法：

（parameters）-> expression 或（Parameters）-> { statements;}

Lambda表达式由三部分组成：

paramaters：类似方法中的参数形参列表，这里的参数是函数式接口里的参数。这里的参数类型可以明确的声明也可以不声明而由JVM隐含的推断。另外，当只有一个推断类型时可以省略掉括号。
->：可以理解为“被用于”的意思
方法体：可以是表达式也可以是代码块，是函数是接口里方法的实现。代码块可返回一个值或者什么都不返回，这里代码块等同于方法的方法体。

我们举一个相关例子：

//1.不需要参数，返回值为2
() -> 2;//2.接收一个参数（数字类型），返回其2倍的值
x -> 2 * x;//3.接收2个参数（数字），并返回他们的和
(x, y) -> x + y;//4.接收2个int型参数，返回他们的乘积
(int x, int y) -> x * y;//5.接收一个String对象，并在控制台打印，无返回值
(String s) -> System.out.println(s);

函数式接口：

要想学好lambda表达式，我们首先要来了解什么是函数式接口。

函数式接口定义：一个接口有且只有一个抽象方法（在Java1.8中，新增了default修饰的抽象方法也可以定义在函数式接口。）。

//函数式接口
@FunctionalInterface
interface NPNR {//只能有有一个方法void test();default void test2() {System.out.println("JDK1.8新特性，default默认方法可以有具体的实现");}
}

lambda表达式和匿名内部类的关系：

暂停，接下来有涉及到一个知识，匿名内部类，我们只有了解它之后才能更好的使用lambda表达式。

//函数式接口
@FunctionalInterface
interface NPNR {//只能有有一个方法void test();
}

public static void main(String[] args) {//此时我们先不使用 lambda 表达式NPNR npnr1 = new NPNR() {@Overridepublic void test() {System.out.println("这是一个匿名内部类，里面重写了 test() 方法");}//这个类实现了test并重写，因为是匿名内部类，所以这个类没有名字};//我们使用 lambda 表达式来进行修改NPNR npnr2 = () -> System.out.println("使用 lambda 表达式重写了 test 方法");NPNR npnr3 = () -> {System.out.println("因为这里有多条语句，所以用大括号");System.out.println("前面小括号不能省略");};npnr1.test();npnr2.test();npnr3.test();
}

关于匿名内部类更加详细的知识可以去看我的这篇文章Java中的内部类-CSDN博客。当然，以下还有详细对比其和lambda表达式的区别，我们也可以继续阅读。

lambda表达式的使用：

得知了匿名内部类之后，lambda表达式其实就是简化了匿名内部类的写法。接下来我们举一些实际的例子：

//函数式接口
@FunctionalInterface
interface NPNR {//只能有有一个方法void test();
}//有一个参数无返回值
interface OPNR {void test(int a);
}//有一个参数一个返回值
interface OPOR {int test(int a);
}interface MPNR {void test(int a, int b);
}interface NPR {int test();
}interface OPR {int test(int a);
}interface MPR {int test(int a, int b);
}public class Test {public static void main(String[] args) {/*OPNR opnr = a -> {System.out.println("这是有一个参数，无返回值的 lambda表达式");};*///因为只有一个参数，所以可以把前面的括号省略OPNR opnr = (a) -> {System.out.println("这是有一个参数，无返回值的 lambda表达式");};opnr.test(1);OPOR opor = a -> {System.out.println("有一个参数，一个返回值");return 5;};opor.test(5);MPNR mpnr = (a, b) -> {System.out.println("两个参数，没有返回值");System.out.println(a + b);};mpnr.test(1, 2);NPR npr = () -> {System.out.println("没有参数，一个返回值");return 10;};npr.test();OPR opr = (a) -> {System.out.println("一个参数，一个返回值");return 10;};opr.test(10);MPR mpr = (a, b) -> {System.out.println("有多个参数，一个返回值");return 20;};mpr.test(10, 20);}
}

看到这里，我们其实就可以把lambda表达式当做一个匿名内部类。

变量捕获：

注意这句话叫做变量捕获，也就是说它是捕获常量的。

@FunctionalInterface
interface Opp {void test();
}public class TestLast {public static void main(String[] args) {int sz = 100;sz = 99;Opp opp = () -> {System.out.println("调用" + sz);};}
}

匿名内部类或者lambda表达式中如果想使用外部的变量，这个变量不能修改，这叫做变量捕获。而且更不能在里面改变外部变量。

lambda表达式和匿名内部类的使用：

为了方便复习：

总体来说，这两者相辅相成。还是否记得我们之前使用PriorityQueue，构建的默认是小根堆，构建大根堆需要我们传入比较器，每次都要去先建一个类，之后传入，有三种实现方法：

创建比较器实现：

class Eg implements Comparator<Integer> {@Overridepublic int compare(Integer o1, Integer o2) {//构建大堆return o2.compareTo(o1);}
}public class TestLast {public static void main(String[] args) {PriorityQueue<Integer> queue = new PriorityQueue<>(new Eg());//此时我们自己构建比较器queue.offer(1);queue.offer(2);queue.offer(3);System.out.println(queue.peek());}
}

使用匿名内部类实现：

public static void main(String[] args) {PriorityQueue<Integer> queue = new PriorityQueue<>(new Comparator<Integer>() {//匿名内部类实现大堆@Overridepublic int compare(Integer o1, Integer o2) {return o2.compareTo(o1);}});queue.offer(1);queue.offer(2);queue.offer(3);System.out.println(queue.peek());
}

使用lambda表达式实现：

这里有一个大前提，就是接口必须实现匿名内部类：

public static void main(String[] args) {PriorityQueue<Integer> queue = new PriorityQueue<>((o1,o2) -> {return o2.compareTo(o1);});queue.offer(1);queue.offer(2);queue.offer(3);System.out.println(queue.peek());
}

forEach方法：

forEach方法可以理解为遍历，我们观察其源码。

public static void main(String[] args) {ArrayList<String> list = new ArrayList<>();list.add("hello");list.add("bit");list.add("lambda");list.forEach(new Consumer<String>() {//还是匿名内部类@Overridepublic void accept(String s) {System.out.println(s);}});
}

使用lambda表达式会更加简洁：

在HashMap中也可以利用forEach方法去获取map中的所有元素：

public static void main(String[] args) {HashMap<Integer, String> map = new HashMap<>();map.put(1, "hello");map.put(2, "bit");map.put(3, "lambda");map.forEach(new BiConsumer<Integer, String>() {@Overridepublic void accept(Integer integer, String s) {System.out.println("key: " + integer + " val: " + s);}});
}

使用lambda表达式改写以后为：

public static void main(String[] args) {HashMap<Integer, String> map = new HashMap<>();map.put(1, "hello");map.put(2, "bit");map.put(3, "lambda");/*map.forEach(new BiConsumer<Integer, String>() {@Overridepublic void accept(Integer integer, String s) {System.out.println("key: " + integer + " val: " + s);}});*/map.forEach((a, s) -> System.out.println("key: " + a + " val: " + s));
}