From 5f95829bb6ec5df04c2311435ad4a054f5a8c95c Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: xiangflight Date: Mon, 11 Nov 2019 09:07:55 +0800 Subject: [PATCH] =?UTF-8?q?revision[19]=20=E6=88=AA=E6=AD=A2=E5=8A=A8?= =?UTF-8?q?=E6=80=81=E4=BB=A3=E7=90=86?= MIME-Version: 1.0 Content-Type: text/plain; charset=UTF-8 Content-Transfer-Encoding: 8bit --- docs/book/19-Type-Information.md | 62 +++++++++++++++++--------------- 1 file changed, 33 insertions(+), 29 deletions(-) diff --git a/docs/book/19-Type-Information.md b/docs/book/19-Type-Information.md index a2183e45..eef85d32 100644 --- a/docs/book/19-Type-Information.md +++ b/docs/book/19-Type-Information.md @@ -13,13 +13,14 @@ RTTI 把我们从只能在编译期进行面向类型操作的禁锢中解脱了 2. “反射”机制：允许我们在运行时发现和使用类的信息。 + ## 为什么需要 RTTI 下面看一下我们已经很熟悉的一个例子，它使用了多态的类层次结构。基类 `Shape` 是泛化的类型，从它派生出了三个具体类： `Circle` 、`Square` 和 `Triangle`（见下图所示）。 ![多态例子Shape的类层次结构图](../images/image-20190409114913825-4781754.png) -这是一个典型的类层次结构图，基类位于顶部，派生类向下扩展。面向对象编程的一个基本目的是：让代码只操纵对基类(这里即 `Shape` )的引用。这样，如果你想添加一个新类(比如从 `Shape` 派生出 `Rhomboid`)来扩展程序，就不会影响原来的代码。在这个例子中，`Shape`接口中动态绑定了 `draw()` 方法，这样做的目的就是让客户端程序员可以使用泛化的 `Shape` 引用来调用 `draw()`。`draw()` 方法在所有派生类里都会被覆盖，而且由于它是动态绑定的，所以它可以使用 `Shape` 引用来调用，这就是多态。 +这是一个典型的类层次结构图，基类位于顶部，派生类向下扩展。面向对象编程的一个基本目的是：让代码只操纵对基类(这里即 `Shape` )的引用。这样，如果你想添加一个新类(比如从 `Shape` 派生出 `Rhomboid`)来扩展程序，就不会影响原来的代码。在这个例子中，`Shape` 接口中动态绑定了 `draw()` 方法，这样做的目的就是让客户端程序员可以使用泛化的 `Shape` 引用来调用 `draw()`。`draw()` 方法在所有派生类里都会被覆盖，而且由于它是动态绑定的，所以即使通过 `Shape` 引用来调用它，也能产生恰当的行为，这就是多态。 因此，我们通常会创建一个具体的对象(`Circle`、`Square` 或者 `Triangle`)，把它向上转型成 `Shape` (忽略对象的具体类型)，并且在后面的程序中使用 `Shape` 引用来调用在具体对象中被重载的方法（如 `draw()`）。 @@ -67,7 +68,7 @@ Square.draw() Triangle.draw() ``` -基类中包含 `draw()` 方法，它通过传递 `this` 参数传递给 `System.out.println()`，间接地使用 `toString()` 打印类标识符(注意：这里将 `toString()` 声明为了 `abstract`，以此强制继承者覆盖改方法，并防止对 `Shape` 的实例化)。如果某个对象出现在字符串表达式中(涉及"+"和字符串对象的表达式)，`toString()` 方法就会被自动调用，以生成表示该对象的 `String`。每个派生类都要覆盖（从 `Object` 继承来的）`toString()` 方法，这样 `draw()` 在不同情况下就打印出不同的消息(多态)。 +基类中包含 `draw()` 方法，它通过传递 `this` 参数传递给 `System.out.println()`，间接地使用 `toString()` 打印类标识符(注意：这里将 `toString()` 声明为 `abstract`，以此强制继承者覆盖该方法，并防止对 `Shape` 的实例化)。如果某个对象出现在字符串表达式中(涉及"+"和字符串对象的表达式)，`toString()` 方法就会被自动调用，以生成表示该对象的 `String`。每个派生类都要覆盖（从 `Object` 继承来的）`toString()` 方法，这样 `draw()` 在不同情况下就打印出不同的消息(多态)。 这个例子中，在把 `Shape` 对象放入 `Stream` 中时就会进行向上转型(隐式)，但在向上转型的时候也丢失了这些对象的具体类型。对 `stream` 而言，它们只是 `Shape` 对象。 @@ -89,7 +90,7 @@ Triangle.draw() 类是程序的一部分，每个类都有一个 `Class` 对象。换言之，每当我们编写并且编译了一个新类，就会产生一个 `Class` 对象（更恰当的说，是被保存在一个同名的 `.class` 文件中）。为了生成这个类的对象，Java 虚拟机 (JVM) 先会调用"类加载器"子系统把这个类加载到内存中。 -类加载器子系统可能包含一条类加载器链，但有且只有一个**原生类加载器**，它是JVM实现的一部分。原生类加载器加载的是”可信类”（包括 Java API 类）。它们通常是从本地盘加载的。在这条链中，通常不需要添加额外的类加载器，但是如果你有特殊需求（例如以某种特殊的方式加载类，以支持 Web 服务器应用，或者通过网络下载类），也可以挂载额外的类加载器。 +类加载器子系统可能包含一条类加载器链，但有且只有一个**原生类加载器**，它是 JVM 实现的一部分。原生类加载器加载的是”可信类”（包括 Java API 类）。它们通常是从本地盘加载的。在这条链中，通常不需要添加额外的类加载器，但是如果你有特殊需求（例如以某种特殊的方式加载类，以支持 Web 服务器应用，或者通过网络下载类），也可以挂载额外的类加载器。 所有的类都是第一次使用时动态加载到 JVM 中的，当程序创建第一个对类的静态成员的引用时，就会加载这个类。 @@ -145,7 +146,7 @@ Loading Cookie After creating Cookie ``` -上面的代码中，`Candy`、`Gum` 和 `Cookie` 这几个类都有一个 `static{...}` 静态初始化块，这些静态初始化块在类第一次被加载的时候就会执行。也就是说，静态初始化块会打印出相应的信息，告诉我们这些类分别是什么时候被加载了。而在主方法里边，创建对象 的代码都放在了 `print()` 语句之间，以帮助我们判断类加载的时间点。 +上面的代码中，`Candy`、`Gum` 和 `Cookie` 这几个类都有一个 `static{...}` 静态初始化块，这些静态初始化块在类第一次被加载的时候就会执行。也就是说，静态初始化块会打印出相应的信息，告诉我们这些类分别是什么时候被加载了。而在主方法里边，创建对象的代码都放在了 `print()` 语句之间，以帮助我们判断类加载的时间点。 从输出中可以看到，`Class` 对象仅在需要的时候才会被加载，`static` 初始化是在类加载时进行的。 @@ -159,7 +160,7 @@ Class.forName("Gum"); 还需要注意的是，如果 `Class.forName()` 找不到要加载的类，它就会抛出异常 `ClassNotFoundException`。上面的例子中我们只是简单地报告了问题，但在更严密的程序里，就要考虑在异常处理程序中把问题解决掉（具体例子详见[设计模式](./25-Patterns)章节）。 -无论何时，只要你想在运行时使用类型信息，就必须先得到那个 `Class` 对象的引用。`Class.forName()` 就是实现这个功能的一个便捷途径，因为使用该方法你不需要先持有这个类型 的对象。但是，如果你已经拥有了目标类的对象，那就可以通过调用 `getClass()` 方法来获取 `Class` 引用了，这个方法来自根类 `Object`，它将返回表示该对象实际类型的 `Class`对象的引用。`Class` 包含很多有用的方法，下面代码展示了其中的一部分： +无论何时，只要你想在运行时使用类型信息，就必须先得到那个 `Class` 对象的引用。`Class.forName()` 就是实现这个功能的一个便捷途径，因为使用该方法你不需要先持有这个类型 的对象。但是，如果你已经拥有了目标类的对象，那就可以通过调用 `getClass()` 方法来获取 `Class` 引用了，这个方法来自根类 `Object`，它将返回表示该对象实际类型的 `Class` 对象的引用。`Class` 包含很多有用的方法，下面代码展示了其中的一部分： ```java // typeinfo/toys/ToyTest.java @@ -251,17 +252,17 @@ Canonical name : typeinfo.toys.Toy `printInfo()` 函数使用 `getName()` 来产生完整类名，使用 `getSimpleName()` 产生不带包名的类名，`getCanonicalName()` 也是产生完整类名（除内部类和数组外，对大部分类产生的结果与 `getName()` 相同）。`isInterface()` 用于判断某个 `Class` 对象代表的是否为一个接口。因此，通过 `Class` 对象，你可以得到关于该类型的所有信息。 -在主方法中调用的 `Class.getInterface()` 方法返回的是存放 `Class` 对象的数组，里面的 `Class` 对象表示的是那个类实现的接口。 +在主方法中调用的 `Class.getInterface()` 方法返回的是存放 `Class` 对象的数组，里面的 `Class` 对象表示的是那个类实现的接口。 另外，你还可以调用 `getSuperclass()` 方法来得到父类的 `Class` 对象，再用父类的 `Class` 对象调用该方法，重复多次，你就可以得到一个对象完整的类继承结构。 -`Class` 对象的 `newInstance()` 方法是实现“虚拟构造器”的一种途径，虚拟构造器可以让你在不知道一个类的确切类型的时候，创建这个类的对象。在前面的例子中，`up` 只是一个 `Class` 对象的引用，在编译期并不知道这个引用会指向哪个类的 `Class` 对象。当你创建新实例时，会得到一个 `Object` 引用，但是这个引用指向的是 `Toy` 对象。当然，由于得到的是 `Object` 引用，目前你只能给它发送 `Object` 对象能够接受的调用。而如果你想请求具体对象才有的调用，你就得先获取该对象更多的类型信息，并执行某种转型。另外，使用 `newInstance()` 来创建的类，必须带有无参数的构造器在本章稍后部分，你将会看到如何通过 Java 的反射 API，用任意的构造器来动态的创建类的对象。 +`Class` 对象的 `newInstance()` 方法是实现“虚拟构造器”的一种途径，虚拟构造器可以让你在不知道一个类的确切类型的时候，创建这个类的对象。在前面的例子中，`up` 只是一个 `Class` 对象的引用，在编译期并不知道这个引用会指向哪个类的 `Class` 对象。当你创建新实例时，会得到一个 `Object` 引用，但是这个引用指向的是 `Toy` 对象。当然，由于得到的是 `Object` 引用，目前你只能给它发送 `Object` 对象能够接受的调用。而如果你想请求具体对象才有的调用，你就得先获取该对象更多的类型信息，并执行某种转型。另外，使用 `newInstance()` 来创建的类，必须带有无参数的构造器。在本章稍后部分，你将会看到如何通过 Java 的反射 API，用任意的构造器来动态地创建类的对象。 ### 类字面常量 -Java还提供了另一种方法来生成类对象的引用：**类字面常量**。对上述程序来说，就像这样：`FancyToy.class;`。这样做不仅更简单，而且更安全，因为它在编译时就会受到检查（因此不必放在`try`语句块中）。并且它根除了对 `forName()` 方法的调用，所以效率更高。 +Java 还提供了另一种方法来生成类对象的引用：**类字面常量**。对上述程序来说，就像这样：`FancyToy.class;`。这样做不仅更简单，而且更安全，因为它在编译时就会受到检查（因此不必放在 `try` 语句块中）。并且它根除了对 `forName()` 方法的调用，所以效率更高。 -类字面常量不仅不仅可以应用于普通类，也可以应用于接口、数组以及基本数据类型。另外，对于基本数据类型的包装器类，还有一个标准字段 `TYPE`。`TYPE`字段是一个引用，指向对应的基本数据类型的 `Class` 对象，如下所示： +类字面常量不仅可以应用于普通类，也可以应用于接口、数组以及基本数据类型。另外，对于基本数据类型的包装类，还有一个标准字段 `TYPE`。`TYPE` 字段是一个引用，指向对应的基本数据类型的 `Class` 对象，如下所示：
@@ -313,15 +314,15 @@ Java还提供了另一种方法来生成类对象的引用：**类字面常量** 我的建议是使用 `.class` 的形式，以保持与普通类的一致性。 -注意，有一点很有趣：当使用 `.class` 来创建对 `Class` 对象的引用时，不会自动地初始化该`Class` 对象。为了使用类而做的准备工作实际包含三个步骤： +注意，有一点很有趣：当使用 `.class` 来创建对 `Class` 对象的引用时，不会自动地初始化该 `Class` 对象。为了使用类而做的准备工作实际包含三个步骤： 1. **加载**，这是由类加载器执行的。该步骤将查找字节码（通常在 classpath 所指定的路径中查找，但这并非是必须的），并从这些字节码中创建一个 `Class` 对象。 2. **链接**。在链接阶段将验证类中的字节码，为 `static` 字段分配存储空间，并且如果需要的话，将解析这个类创建的对其他类的所有引用。 -3. **初始化**。如果该类具有超类，则对其进行初始化，执行 `static` 初始化器和 `static` 初始化块。 +3. **初始化**。如果该类具有超类，则先初始化超类，执行 `static` 初始化器和 `static` 初始化块。 -初始化被延迟到了对 `static` 方法（构造器隐式地是 `static` 的）或者非常数 `static` 字段进行首次引用时才执行： +直到第一次引用一个 `static` 方法（构造器隐式地是 `static`）或者非常量的 `static` 字段，才会进行类初始化。 ```java // typeinfo/ClassInitialization.java @@ -391,7 +392,7 @@ After creating Initable3 ref ### 泛化的 `Class` 引用 -`Class`引用总是指向某个 `Class` 对象，而 `Class` 对象可以用于产生类的实例，并且包含可作用于这些实例的所有方法代码。它还包含该类的 `static` 成员，因此 `Class` 引用表明了它所指向对象的确切类型，而该对象便是 `Class` 类的一个对象。 +`Class` 引用总是指向某个 `Class` 对象，而 `Class` 对象可以用于产生类的实例，并且包含可作用于这些实例的所有方法代码。它还包含该类的 `static` 成员，因此 `Class` 引用表明了它所指向对象的确切类型，而该对象便是 `Class` 类的一个对象。 @@ -451,7 +452,7 @@ public class BoundedClassReferences { } ``` -向 `Class` 引用添加泛型语法的原因只是为了提供编译期类型检查，因此如果你操作有误，稍后就会发现这点。使用普通的 `Class` 引用你要确保自己不会犯错，因为一旦你犯了错误，就要等到运行时你才能发现它，这并不是很方便。 +向 `Class` 引用添加泛型语法的原因只是为了提供编译期类型检查，因此如果你操作有误，稍后就会发现这点。使用普通的 `Class` 引用你要确保自己不会犯错，因为一旦你犯了错误，就要等到运行时才能发现它，很不方便。 下面的示例使用了泛型语法，它保存了一个类引用，稍后又用 `newInstance()` 方法产生类的对象： @@ -500,7 +501,7 @@ public class DynamicSupplier implements Supplier { 14 ``` -注意，这个类必须假设与它与它一起工作的任何类型都有一个无参构造器，否者运行时会抛出异常。编译期对该程序不会产生任何警告信息。 +注意，这个类必须假设与它一起工作的任何类型都有一个无参构造器，否者运行时会抛出异常。编译期对该程序不会产生任何警告信息。 当你将泛型语法用于 `Class` 对象时，`newInstance()` 将返回该对象的确切类型，而不仅仅只是在 `ToyTest.java` 中看到的基类 `Object`。然而，这在某种程度上有些受限： @@ -526,7 +527,7 @@ public class GenericToyTest { } ``` -如果你手头的是超类，那编译期将只允许你声明超类引用为“某个类，它是 `FancyToy` 的超类”，就像在表达式 `Class` 中所看到的那样。而不会接收 `Class` 这样的声明。这看上去显得有些怪，因为 `getSuperClass()` 方法返回的是基类（不是接口），并且编译器在编译期就知道它是什么类型了（在本例中就是 `Toy.class`），而不仅仅只是“某个类，它是 `FancyToy` 的超类”。不管怎样，正是由于这种含糊性，`up.newInstance` 的返回值不是精确类型，而只是 `Object`。 +如果你手头的是超类，那编译期将只允许你声明超类引用为“某个类，它是 `FancyToy` 的超类”，就像在表达式 `Class` 中所看到的那样。而不会接收 `Class` 这样的声明。这看上去显得有些怪，因为 `getSuperClass()` 方法返回的是基类（不是接口），并且编译器在编译期就知道它是什么类型了（在本例中就是 `Toy.class`），而不仅仅只是"某个类"。不管怎样，正是由于这种含糊性，`up.newInstance` 的返回值不是精确类型，而只是 `Object`。 ### `cast()` 方法 @@ -556,13 +557,13 @@ Java 类库中另一个没有任何用处的特性就是 `Class.asSubclass()`， ## 类型转换检测 -直到现在，我们已知的RTTI类型包括: +直到现在，我们已知的 RTTI 类型包括： 1. 传统的类型转换，如 “`(Shape)`”，由 RTTI 确保转换的正确性，如果执行了一个错误的类型转换，就会抛出一个 `ClassCastException` 异常。 2. 代表对象类型的 `Class` 对象. 通过查询 `Class` 对象可以获取运行时所需的信息. -在 C++ 中，经典的类型转换 “`(Shape)`” 并不使用 RTTI. 它只是简单地告诉编译器将这个对象作为新的类型对待. 而 Java 会进行类型检查，这种类型转换一般被称作“类型安全的向下转型”。之所以称作“向下转型”，是因为传统上类继承图是这么画的。将 `Circle` 转换为 `Shape` 是一次向上转型, 将 `Shape` 转换为 `Circle` 是一次向下转型。但是, 因为我们知道 `Circle` 肯定是一个 `Shape`，所以编译器允许我们自由地做向上转型的赋值操作，且不需要任何显示的转型操作。当你给编译器一个 `Shape` 的时候，编译器并不知道它到底是什么类型的 `Shape`——它可能是 `Shape`，也可能是 `Shape` 的子类型，例如 `Circle`、`Square`、`Triangle` 或某种其他的类型。在编译期，编译器只能知道它是 `Shape`。因此，你需要使用显式的类型转换，以告知编译器你想转换的特定类型，否则编译器就不允许你执行向下转型赋值。 （编译器将会检查向下转型是否合理，因此它不允许向下转型到实际上不是待转型类型的子类的类型上）。 +在 C++ 中，经典的类型转换 “`(Shape)`” 并不使用 RTTI。它只是简单地告诉编译器将这个对象作为新的类型对待. 而 Java 会进行类型检查，这种类型转换一般被称作“类型安全的向下转型”。之所以称作“向下转型”，是因为传统上类继承图是这么画的。将 `Circle` 转换为 `Shape` 是一次向上转型, 将 `Shape` 转换为 `Circle` 是一次向下转型。但是, 因为我们知道 `Circle` 肯定是一个 `Shape`，所以编译器允许我们自由地做向上转型的赋值操作，且不需要任何显式的转型操作。当你给编译器一个 `Shape` 的时候，编译器并不知道它到底是什么类型的 `Shape`——它可能是 `Shape`，也可能是 `Shape` 的子类型，例如 `Circle`、`Square`、`Triangle` 或某种其他的类型。在编译期，编译器只能知道它是 `Shape`。因此，你需要使用显式地进行类型转换，以告知编译器你想转换的特定类型，否则编译器就不允许你执行向下转型赋值。 （编译器将会检查向下转型是否合理，因此它不允许向下转型到实际不是待转型类型的子类类型上）。 RTTI 在 Java 中还有第三种形式，那就是关键字 `instanceof`。它返回一个布尔值，告诉我们对象是不是某个特定类型的实例，可以用提问的方式使用它，就像这个样子： @@ -573,7 +574,7 @@ if(x instanceof Dog) 在将 `x` 的类型转换为 `Dog` 之前，`if` 语句会先检查 `x` 是否是 `Dog` 类型的对象。进行向下转型前，如果没有其他信息可以告诉你这个对象是什么类型，那么使用 `instanceof` 是非常重要的，否则会得到一个 `ClassCastException` 异常。 -一般，可能想要查找某种类型（比如要找三角形，并填充为紫色），这时可以轻松地使用 `instanceof` 来计数所有对象。举个例子，假如你有一个类的继承体系，描述了 `Pet`（以及它们的主人，在后面一个例子中会用到这个特性）。在这个继承体系中的每个 `Individual` 都有一个 `id` 和一个可选的名字。尽管下面的类都继承自 `Individual`，但是 `Individual` 类复杂性较高，因此其代码将放在[附录：容器](./Appendix-Collection-Topics)中进行解释说明。正如你所看到的，此处并不需要去了解 `Individual` 的代码——你只需了解你可以创建其具名或不具名的对象，并且每个 `Individual` 都有一个 `id()` 方法，如果你没有为 `Individual` 提供名字，`toString()` 方法只产生类型名。 +一般，可能想要查找某种类型（比如要找三角形，并填充为紫色），这时可以轻松地使用 `instanceof` 来度量所有对象。举个例子，假如你有一个类的继承体系，描述了 `Pet`（以及它们的主人，在后面一个例子中会用到这个特性）。在这个继承体系中的每个 `Individual` 都有一个 `id` 和一个可选的名字。尽管下面的类都继承自 `Individual`，但是 `Individual` 类复杂性较高，因此其代码将放在[附录：容器](./Appendix-Collection-Topics)中进行解释说明。正如你所看到的，此处并不需要去了解 `Individual` 的代码——你只需了解你可以创建其具名或不具名的对象，并且每个 `Individual` 都有一个 `id()` 方法，如果你没有为 `Individual` 提供名字，`toString()` 方法只产生类型名。 下面是继承自 `Individual` 的类的继承体系： @@ -709,7 +710,7 @@ public class Hamster extends Rodent { 我们必须显式地为每一个子类编写无参构造器。因为我们有一个带一个参数的构造器，所以编译器不会自动地为我们加上无参构造器。 -接下来，我们需要一个类，它可以随机地创建不同类型的宠物，同时，它还可以创建宠物数组和持有宠物的 `List`。为了这个类更加普遍适用，我们将其定义为抽象类： +接下来，我们需要一个类，它可以随机地创建不同类型的宠物，同时，它还可以创建宠物数组和持有宠物的 `List`。为了使这个类更加普遍适用，我们将其定义为抽象类： ```java // typeinfo/pets/PetCreator.java @@ -740,7 +741,7 @@ public abstract class PetCreator implements Supplier { 在调用 `newInstance()` 时，可能会出现两种异常。在紧跟 `try` 语句块后面的 `catch` 子句中可以看到对它们的处理。异常的名字再次成为了一种对错误类型相对比较有用的解释（`IllegalAccessException` 违反了 Java 安全机制，在本例中，表示默认构造器为 `private` 的情况）。 -当你导出 `PetCreator` 的子类时，你需要为 `get()` 方法提供 `Pet` 类型的 `List`。`types()` 方法会简单地返回一个静态 `List` 的引用。下面是使用 `forName()` 的一个具体实现： +当你创建 `PetCreator` 的子类时，你需要为 `get()` 方法提供 `Pet` 类型的 `List`。`types()` 方法会简单地返回一个静态 `List` 的引用。下面是使用 `forName()` 的一个具体实现： ```java // typeinfo/pets/ForNameCreator.java @@ -860,7 +861,7 @@ Pug Mouse Cymric Manx=7, Rodent=5, Mutt=3, Dog=6, Pet=20, Hamster=1} ``` -在 `countPets()` 中，一个简短的静态方法 `Pets.array()` 生产出了一个随机动物的集合。每个 `Pet` 都被 `instanceof` 检测到并数了一遍。 +在 `countPets()` 中，一个简短的静态方法 `Pets.array()` 生产出了一个随机动物的集合。每个 `Pet` 都被 `instanceof` 检测到并计算了一遍。 `instanceof` 有一个严格的限制：只可以将它与命名类型进行比较，而不能与 `Class` 对象作比较。在前面的例子中，你可能会觉得写出一大堆 `instanceof` 表达式很乏味，事实也是如此。但是，也没有办法让 `instanceof` 聪明起来，让它能够自动地创建一个 `Class` 对象的数组，然后将目标与这个数组中的对象逐一进行比较（稍后会看到一种替代方案）。其实这并不是那么大的限制，如果你在程序中写了大量的 `instanceof`，那就说明你的设计可能存在瑕疵。 @@ -1131,9 +1132,10 @@ Mouse=2} 输出表明两个基类型以及精确类型都被计数了。 + ## 注册工厂 -从 `Pet` 层次结构生成对象的问题是，每当向层次结构中添加一种新类型的 `Pet` 时，必须记住将其添加到 `LiteralPetCreator.java` 中的条目中。在一个定期添加更多类的系统中，这可能会成为问题。 +从 `Pet` 层次结构生成对象的问题是，每当向层次结构中添加一种新类型的 `Pet` 时，必须记住将其添加到 `LiteralPetCreator.java` 的条目中。在一个定期添加更多类的系统中，这可能会成为问题。 你可能会考虑向每个子类添加静态初始值设定项，因此初始值设定项会将其类添加到某个列表中。不幸的是，静态初始值设定项仅在首次加载类时调用，因此存在鸡和蛋的问题：生成器的列表中没有类，因此它无法创建该类的对象，因此类不会被加载并放入列表中。 @@ -1256,9 +1258,10 @@ FuelFilter 因为 `Part implements Supplier`，`Part` 通过其 `get()` 方法供应其他 `Part`。如果为基类 `Part` 调用 `get()`（或者如果 `generate()` 调用 `get()`），它将创建随机特定的 `Part` 子类型，每个子类型最终都从 `Part` 继承，并重写相应的 `get()` 以生成它们中的一个。 + ## 类的等价比较 -When you are querying for type information, there's an important difference between either form of `instanceof` (that is, `instanceof` or `isInstance()`, which produce equivalent results) and the direct comparison of the `Class` objects. Here's an example that demonstrates the difference: +当你查询类型信息时，需要注意：instanceof 的形式(即 `instanceof` 或 `isInstance()` ，这两者产生的结果相同) 和 与 Class 对象直接比较 这两者间存在重要区别。下面的例子展示了这种区别： ```java // typeinfo/FamilyVsExactType.java @@ -1326,20 +1329,20 @@ x.getClass().equals(Base.class)) false x.getClass().equals(Derived.class)) true ``` -`test()` 方法使用两种形式的 `instanceof` 对其参数执行类型检查。然后，它获取 `Class` 引用，并使用 `==` 和 `equals()` 测试 `Class` 对象的相等性。令人放心的是，`instanceof` 和 `isInstance()` 产生的结果与 `equals()` 和 `==` 完全相同。但测试本身得出了不同的结论。与类型的概念一致，`instanceof` 说的是“你是这个类，还是从这个类派生的类？”。另一方面，如果使用 `==` 比较实际的 `Class` 对象，则与继承无关 —— 它要么是确切的类型，要么不是。 +`test()` 方法使用两种形式的 `instanceof` 对其参数执行类型检查。然后，它获取 `Class` 引用，并使用 `==` 和 `equals()` 测试 `Class` 对象的相等性。令人放心的是，`instanceof` 和 `isInstance()` 产生的结果相同， `equals()` 和 `==` 产生的结果也相同。但测试本身得出了不同的结论。与类型的概念一致，`instanceof` 说的是“你是这个类，还是从这个类派生的类？”。而如果使用 `==` 比较实际的`Class` 对象，则与继承无关 —— 它要么是确切的类型，要么不是。 ## 反射：运行时类信息 如果你不知道对象的确切类型，RTTI 会告诉你。但是，有一个限制：必须在编译时知道类型，才能使用 RTTI 检测它，并对信息做一些有用的事情。换句话说，编译器必须知道你使用的所有类。 -起初，这看起来并没有那么大的限制，但是假设你被赋予了一个对不在程序空间中的对象的引用。实际上，该对象的类在编译时甚至对程序都不可用。也许你从磁盘文件或网络连接中获得了大量的字节，并被告知这些字节代表一个类。由于这个类在编译器为你的程序生成代码后很长时间才会出现，你如何使用这样的类？ +起初，这看起来并没有那么大的限制，但是假设你引用了一个对不在程序空间中的对象。实际上，该对象的类在编译时甚至对程序都不可用。也许你从磁盘文件或网络连接中获得了大量的字节，并被告知这些字节代表一个类。由于这个类在编译器为你的程序生成代码后很长时间才会出现，你如何使用这样的类？ -在传统编程环境中，这是一个牵强的场景。但是，当我们进入一个更大的编程世界时，会有一些重要的情况发生。第一个是基于组件的编程，你可以在应用程序构建器*集成开发环境*中使用*快速应用程序开发*（RAD）构建项目。这是一种通过将表示组件的图标移动到窗体上来创建程序的可视化方法。然后，通过在程序时设置这些组件的一些值来配置这些组件。这种设计时配置要求任何组件都是可实例化的，它公开自己的部分，并且允许读取和修改其属性。此外，处理*图形用户界面*（GUI）事件的组件必须公开有关适当方法的信息，以便 IDE 可以帮助程序员覆盖这些事件处理方法。反射提供了检测可用方法并生成方法名称的机制。 +在传统编程环境中，这是一个牵强的场景。但是，当我们进入一个更大的编程世界时，会有一些重要的情况发生。第一个是基于组件的编程，你可以在应用程序构建器*集成开发环境*中使用*快速应用程序开发*（RAD）构建项目。这是一种通过将表示组件的图标移动到窗体上来创建程序的可视化方法。然后，通过在编程时设置这些组件的一些值来配置这些组件。这种设计时配置要求任何组件都是可实例化的，它公开自己的部分，并且允许读取和修改其属性。此外，处理*图形用户界面*（GUI）事件的组件必须公开有关适当方法的信息，以便 IDE 可以帮助程序员覆写这些事件处理方法。反射提供了检测可用方法并生成方法名称的机制。 在运行时发现类信息的另一个令人信服的动机是提供跨网络在远程平台上创建和执行对象的能力。这称为*远程方法调用*（RMI），它使 Java 程序的对象分布在许多机器上。这种分布有多种原因。如果你想加速一个计算密集型的任务，你可以把它分解成小块放到空闲的机器上。或者你可以将处理特定类型任务的代码（例如，多层次客户机/服务器体系结构中的“业务规则”）放在特定的机器上，这样机器就成为描述这些操作的公共存储库，并且可以很容易地更改它以影响系统中的每个人。分布式计算还支持专门的硬件，这些硬件可能擅长于某个特定的任务——例如矩阵转换——但对于通用编程来说不合适或过于昂贵。 -类 `Class` 支持*反射*的概念，以及 `java.lang.reflect` 库，其中包含类 `Field`、`Method` 和 `Constructor`（每一个都实现了 `Member` 接口）。这些类型的对象由 JVM 在运行时创建，以表示未知类中的对应成员。然后，可以使用 `Constructor` 创建新对象，`get()` 和 `set()` 方法读取和修改与 `Field` 对象关联的字段，`invoke()` 方法调用与 `Method` 对象关联的方法。此外，还可以调用便利方法 `getFields()`、`getMethods()`、`getConstructors()` 等，以返回表示字段、方法和构造函数的对象数组。（你可以通过在 JDK 文档中查找类 `Class` 来了解更多信息。）因此，匿名对象的类信息可以在运行时完全确定，编译时不需要知道任何信息。 +类 `Class` 支持*反射*的概念， `java.lang.reflect` 库中包含类 `Field`、`Method` 和 `Constructor`（每一个都实现了 `Member` 接口）。这些类型的对象由 JVM 在运行时创建，以表示未知类中的对应成员。然后，可以使用 `Constructor` 创建新对象，`get()` 和 `set()` 方法读取和修改与 `Field` 对象关联的字段，`invoke()` 方法调用与 `Method` 对象关联的方法。此外，还可以调用便利方法 `getFields()`、`getMethods()`、`getConstructors()` 等，以返回表示字段、方法和构造函数的对象数组。（你可以通过在 JDK 文档中查找类 `Class` 来了解更多信息。）因此，匿名对象的类信息可以在运行时完全确定，编译时不需要知道任何信息。 重要的是要意识到反射没有什么魔力。当你使用反射与未知类型的对象交互时，JVM 将查看该对象，并看到它属于特定的类（就像普通的 RTTI）。在对其执行任何操作之前，必须加载 `Class` 对象。因此，该特定类型的 `.class` 文件必须在本地计算机上或通过网络对 JVM 仍然可用。因此，RTTI 和反射的真正区别在于，使用 RTTI 时，编译器在编译时会打开并检查 `.class` 文件。换句话说，你可以用“正常”的方式调用一个对象的所有方法。通过反射，`.class` 文件在编译时不可用；它由运行时环境打开并检查。 @@ -1347,7 +1350,7 @@ x.getClass().equals(Derived.class)) true 通常，你不会直接使用反射工具，但它们可以帮助你创建更多的动态代码。反射是用来支持其他 Java 特性的，例如对象序列化（参见[附录：对象序列化](#ch040.xhtml#appendix-object-serialization)）。但是，有时动态提取有关类的信息很有用。 -考虑一个类方法提取器。查看类定义的源代码或 JDK 文档，只显示*在该类定义中*定义或重写的方法。但是，可能还有几十个来自基类的可用方法。找到它们既单调又费时[^1]。 +考虑一个类方法提取器。查看类定义的源代码或 JDK 文档，只显示*在该类定义中*定义或重写的方法。但是，可能还有几十个来自基类的可用方法。找到它们既单调又费时[^1]。幸运的是，反射提供了一种方法，可以简单地编写一个工具类自动地向你展示所有的接口： ```java // typeinfo/ShowMethods.java @@ -1440,6 +1443,7 @@ java ShowMethods ShowMethods 编程时，当你不记得某个类是否有特定的方法，并且不想在 JDK 文档中搜索索引或类层次结构时，或者如果你不知道该类是否可以对 `Color` 对象执行任何操作时，该工具能节省不少时间。 + ## 动态代理 *代理*是基本的设计模式之一。它是你插入的对象，代替“真实”对象以提供其他或不同的操作---这些操作通常涉及到与“真实”对象的通信，因此代理通常充当中间对象。这是一个简单的示例，显示代理的结构：