Java如何在运行时识别类型信息？

发布时间：2020-12-14 06:17:06 所属栏目：Java 来源：网络整理

导读：h1 class="_25Ia0" img style="font-size: 14px;" src="https://www.jb51.cc/res/2019/02-13/10/2acc8140732dad5a4ea62c8f432ee743.png%7CimageView2/2/w/1240" alt="" data-original-src="https://www.jb51.cc/res/2019/02-13/10/2acc8140732dad5a4ea62c8f4

<div class="note-view _3Hc8o">
<p class="line" data-line="2">在日常的学习工作当中，有一些知识是我们在读书的时候就能够习得；但有一些知识不是的，需要在实践的时候才能得到真知——这或许就是王阳明提倡的“知行合一”。

<p class="line" data-line="4">在Java中，并不是所有的类型信息都能在编译阶段明确，有一些类型信息需要在运行时才能确定，这种机制被称为RTTI，英文全称为Run-Time Type Identification，即运行时类型识别，有没有一点“知行合一”的味道？运行时类型识别主要由Class类实现。

<h3 class="line" data-line="6">01 Class类
<p class="line" data-line="8">在Java中，我们常用“class”（首字母为小写的c）关键字来定义一个类，说这个类是对某一类对象的抽象。你比如说王二是一个网络知名作者，我们可以这样简单地定义作者类：

<span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">class <span class="hljs-title">Author {

<span class="hljs-keyword">private String pen_name;

<span class="hljs-keyword">private String real_name;

}

<p class="line" data-line="19">现在，我们想知道Writer这个类本身的一些信息（比如说类名），该怎么办呢？这时候就需要用到“Class”（首字母为大写的C）类，该类包含了与类有关的信息。请看以下代码：

wanger.getClass()获取wanger的Class对象，通过c1.getName()可获得wanger对象的类名。

<span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">class <span class="hljs-title">Author {

<span class="hljs-keyword">private String pen_name;

<span class="hljs-keyword">private String real_name;

}
<span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">class <span class="hljs-title">Writer <span class="hljs-keyword">extends <span class="hljs-title">Author {

<span class="hljs-keyword">private String honour;

}
<span class="hljs-keyword">public <span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">class <span class="hljs-title">Test {

<span class="hljs-function"><span class="hljs-keyword">public <span class="hljs-keyword">static <span class="hljs-keyword">void <span class="hljs-title">main <span class="hljs-params">(String [] args) {

Author wanger = <span class="hljs-keyword">new Writer();

Class c1 = wanger.getClass();

System.out.println(c1.getName());

<span class="hljs-comment">//输出 com.cmower.java_demo.fifteen.Writer

}

}

<p class="line" data-line="58">在上例中，即使我们将Writer的对象引用wanger向上转型为Author，wanger的Class对象类型依然是Writer（通过输出结果可以判定）。这也就是说，Java能够在运行时自动识别类型的信息，它不会因为wanger的引用类型是Author而丢失wanger真正的类型信息（Writer）。Java是怎么做到这一点呢？

<p class="line" data-line="60">当Java创建某个类的对象，比如Writer类对象时，Java会检查内存中是否有相应的Class对象。如果内存中没有相应的Class对象，那么Java会在.class文件中寻找Writer类的定义，并加载Writer类的Class对象。

<p class="line" data-line="62">一旦Class对象加载成功，就可以用它来创建这种类型的所有对象。这也就是说，每个对象在运行时都会有对应的Class对象，这个Class对象包含了这个对象的类型信息。因此，我们能够通过Class对象知道某个对象“真正”的类型，并不会因为向上转型而丢失。

<h3 class="line" data-line="64">02 获取Class对象的其他方式
<p class="line" data-line="66">在使用getClass()方法获取一个类的Class对象时，我们必须要先获取这个类的对象，比如上面提到的wanger。如果我们之前没有获取这个类的对象，就需要用另外两种方式来获取类的Class对象：

<span class="hljs-keyword">try {

Class c3 = Class.forName(<span class="hljs-string">"com.cmower.java_demo.fifteen.Writer");

System.out.println(c3.getName());

} <span class="hljs-keyword">catch (ClassNotFoundException e) {

e.printStackTrace();

}

<p class="line" data-line="80">1）当使用.class来获取Class对象时，不会自动地初始化该Class对象，初始化被延迟到了对静态方法或者非final静态域进行首次引用时才执行。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（因此不需要置于try语句块中）。

<p class="line" data-line="82">2）Class.forName会自动地初始化该Class对象，但需要指定类名，并且需要置于try语句块中。

<h3 class="line" data-line="84">03 Class类提供的常用方法
<p class="line" data-line="86">Class类为我们提供了一些非常有用的方法，比如说getName()用来返回类名，getPackage()返回类所在的包名。

<p class="line" data-line="88">我们还可以利用Class类提供的newInstance()方法来创建相应类的对象，比如:

<span class="hljs-keyword">try {

Writer wangsan = (Writer) c2.newInstance();

System.out.println(wangsan);

<span class="hljs-comment">// 输出：com.cmower.java_demo.fifteen.Writer@7852e922

} <span class="hljs-keyword">catch (InstantiationException | IllegalAccessException e1) {

e1.printStackTrace();

}

<p class="line" data-line="103">由于我们在创建Class对象c2时没有使用泛型，所以newInstance()返回的对象类型需要强转为Writer。我们可以在此基础上进行改进，示例如下：

 c4 = Writer.class;
System.out.println(c4.getName());
<span class="hljs-keyword">try {

Writer wangsan = c4.newInstance();

System.out.println(wangsan);

<span class="hljs-comment">// 输出：com.cmower.java_demo.fifteen.Writer@7852e922

} <span class="hljs-keyword">catch (InstantiationException | IllegalAccessException e1) {

e1.printStackTrace();

}

<h3 class="line" data-line="118">04 反射
<p class="line" data-line="120">我们还可以通过getFields()获取所有public修饰的字段，通过getMethods()返回所有public修饰的方法。

<p class="line" data-line="122">甚至，我们还可以通过getDeclaredFields()获取更多字段，包括公共、受保护、默认(包)访问和私有字段，但不包括继承字段。对应的，getDeclaredMethods()用来获取更多方法。示例如下：

<span class="hljs-keyword">import java.lang.reflect.Field;

<span class="hljs-keyword">import java.lang.reflect.Method;
<span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">class <span class="hljs-title">Author {

<span class="hljs-keyword">private String pen_name;

<span class="hljs-keyword">private String real_name;

}
<span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">class <span class="hljs-title">Writer <span class="hljs-keyword">extends <span class="hljs-title">Author {

<span class="hljs-keyword">private String honour;
<span class="hljs-function"&gt;<span class="hljs-keyword"&gt;private <span class="hljs-keyword"&gt;void <span class="hljs-title"&gt;makeMoney<span class="hljs-params"&gt;() {
    System.out.println(<span class="hljs-string"&gt;"很多很多钱");
}
}
<span class="hljs-keyword">public <span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">class <span class="hljs-title">Test {

<span class="hljs-function"><span class="hljs-keyword">public <span class="hljs-keyword">static <span class="hljs-keyword">void <span class="hljs-title">main<span class="hljs-params">(String[] args) {
    Class<Writer> c4 = Writer.class;
    System.out.println(c4.getName());

    <span class="hljs-keyword"&gt;try {
        Writer wangsan = c4.newInstance();
        System.out.println(wangsan);

        Field[] fields = c4.getDeclaredFields();
        <span class="hljs-keyword"&gt;for (Field field : fields) {
            System.out.println(field.getName());
        }

        Method[] methods = c4.getDeclaredMethods();
        <span class="hljs-keyword"&gt;for (Method method : methods) {
            System.out.println(method.getName());
        }
    } <span class="hljs-keyword"&gt;catch (InstantiationException | IllegalAccessException e1) {
        e1.printStackTrace();
    }

}
}

<p class="line" data-line="170">上面的例子其实涉及到了反射，Field、Method（还有例子中未提到的Constructor）都来自java.lang.reflect类库。Class类与java.lang.reflect类库一起对反射的概念进行了支持。

<p class="line" data-line="172">有时候，我们需要从磁盘文件或网络文件中读取一串字节码，并把它转换成一个类，这时候就需要用到反射。最常见的典型例子就是将一串JSON字符串（在网络传输中最初的形态可能是字节数组）反射为对应类型的对象。

<p class="line" data-line="174">阿里巴巴提供的FastJSON提供了?toJSONString()?和?parSEObject()?方法来将 Java 对象与 JSON 相互转换。调用toJSONString方法即可将对象转换成 JSON 字符串，parSEObject 方法则反过来将 JSON 字符串转换成对象。FastJSON的内部其实用的就是反射机制。

<span class="hljs-keyword">import java.io.UnsupportedEncodingException;
<span class="hljs-keyword">import org.apache.commons.logging.Log;

<span class="hljs-keyword">import org.apache.commons.logging.LogFactory;
<span class="hljs-keyword">import com.alibaba.fastjson.JSON;
<span class="hljs-meta">@SuppressWarnings(<span class="hljs-string">"all")

<span class="hljs-keyword">public <span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">class <span class="hljs-title">JsonUtil {

<span class="hljs-keyword">private <span class="hljs-keyword">static Log logger = LogFactory.getLog(<span class="hljs-string">"json");
<span class="hljs-keyword"&gt;public <span class="hljs-keyword"&gt;static <span class="hljs-keyword"&gt;byte[] objectToByte(Object obj) <span class="hljs-keyword"&gt;throws UnsupportedEncodingException {
    String jsonStr = JSON.toJSONString(obj);
    logger.debug(<span class="hljs-string"&gt;"序列化后数据：" + jsonStr);
    <span class="hljs-keyword"&gt;return jsonStr.getBytes(<span class="hljs-string"&gt;"UTF-8");
}

<span class="hljs-keyword"&gt;public <span class="hljs-keyword"&gt;static <T> <span class="hljs-function"&gt;T <span class="hljs-title"&gt;byteToObject<span class="hljs-params"&gt;(<span class="hljs-keyword"&gt;byte[] data,Class<T> obj) <span class="hljs-keyword"&gt;throws UnsupportedEncodingException {
    String objectString = <span class="hljs-keyword"&gt;new String(data,<span class="hljs-string"&gt;"UTF-8");
    logger.debug(<span class="hljs-string"&gt;"反序列化后数据 : " + objectString);
    <span class="hljs-keyword"&gt;return JSON.par<a href="https://www.52php.cn/tag/SEO/" title="SEO">SEO</a>bject(objectString,obj);
}

<span class="hljs-keyword"&gt;public <span class="hljs-keyword"&gt;static <T> <span class="hljs-function"&gt;Object <span class="hljs-title"&gt;stringToObject<span class="hljs-params"&gt;(String data,Class<T> obj) <span class="hljs-keyword"&gt;throws UnsupportedEncodingException {
    logger.debug(<span class="hljs-string"&gt;"反序列化后数据 : " + data);
    <span class="hljs-keyword"&gt;return JSON.par<a href="https://www.52php.cn/tag/SEO/" title="SEO">SEO</a>bject(data,obj);
}
}

<h3 class="line" data-line="209">05 总结
<p class="line" data-line="211">为了完成这篇文章，我特意和青苗谷的一名技术专家聊了聊，问他了几个很傻逼的问题：“‘运行时’是什么意思？是站在Java虚拟机的角度，还是程序员的角度？”

<p class="line" data-line="213">他给了我很好的解释和启发，我不由觉得非常的惭愧，作为一名年纪颇长的Java学习者，竟然对理论知识薄弱到令人发指的地步——不知道你是否也有这样的困惑？

<p class="line" data-line="215">但写作的好处就在于此，在向读者解释“Java如何在运行时识别类型信息”的过程中，我的思路逐渐地清晰了起来——这真是一个自我提升的好办法！

（编辑：李大同）

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