Java编程 的动态性,第 2部分: 引入反射--转载
在“?,”我为您介绍了Java编程类和类装入。该篇文章介绍了一些Java二进制类格式的相关信息。这个月我将阐述使用Java反射API来在运行时接入和使用一些相同信息的基础。为了使已经熟知反射基础的开发人员关注本文,我将在文章中包括反射性能如何与直接接入相比较。 使用反射不同于常规的Java编程,其中它与?元数据--描述其它数据的数据协作。Java语言反射接入的特殊类型的原数据是JVM中类和对象的描述。反射使您能够运行时接入广泛的类信息。它甚至使您能够读写字段,调用运行时选择的类的方法。 反射是一种强大的工具。它使您能够创建灵活的代码,这些代码可以在运行时装配,无需在组件之间进行源代表链接。但反射的某些方面存在一些疑问。在本文中,我将深入讨论为什么您可能?不希望在程序中使用反射,以及您应该这样做的理由。在了解了权衡性分析之后,您可以自行决定是否利大于弊。 使用反射的启点总是? 当您使用这一项技术时,装入类涉及的所有工作在幕后进行。但是,如果您需要在运行时从某些外部源读取类名,这种方法并不适合。实际上,您需要使用一个类装入器来查找类信息。以下介绍一种方法: 如果已经装入了类,您将得到现有的?
对于以下三类组件中的任何一类来说 -- 构造函数、字段和方法 --?
Constructor getConstructor(Class[] params) ?-- 获得使用特殊的参数类型的公共构造函数,
每类这些调用都返回一个或多个? 清单2中的代码获得构造函数并使用它来创建使用? 清单2中的代码忽略了不同反射方法抛出的多种可能选中的例外类型。例外在 Javadoc API 描述中详细记录,因此为了简明起见,我将在所有程序实例中忽略它们。 尽管我在讨论构造函数主题,Java编程语言还定义了一种您可以用来使用?无参数(或缺省)构造函数创建类的一个实例的特殊快捷方式。这种快捷方式嵌入到?
即使这种方法只允许您使用一种特殊的构造函数,如果这正是您需要的,那么它将提供一种非常方便的快捷方式。当与JavaBeans协作时这项技术尤其有用,JavaBeans需要定义公共、无参数构造函数。 获得字段信息的?
Field getField(String name) ?-- 获得命名的公共字段
尽管与构造函数调用类似,在字段方面仍存在一个重要的区别:前两个变量返回可以通过类接入的公共字段的信息 -- 即使它们来自于祖先类。后两个变量返回类直接声明的字段的信息 -- 与字段的接入类型无关。 调用返回的? 清单3显示使用字段反射方法的一个实例,以方法的格式根据名称增加对象的? 这种方法开始展示了反射带来的某些灵活性。与特定的类协作不同,? 获得方法信息的?
Method getMethod(String name,Class[] params) ?-- 使用特定的参数类型,获得命名的公共方法
与字段调用一样,前两个变量返回可以通过类接入的公共方法的信息 -- 即使它们来自于祖先类。后两个变量返回类声明的方法的信息,与方法的接入类型无关。 调用返回的? 清单4进一步阐述字段实例,显示反射正在运行的方法的一个实例。这种方法增加一个定义有? 为了遵循JavaBeans惯例,我把属性名的首字母改为大写,然后预先考虑? 这一实例是第一个我使用反射传递主值的实例,因此现在我们来看看它是如何工作的。基本原理很简单:无论什么时候您需要传递主值,只需用相应封装类的一个实例(在? 数组是Java编程语言中的对象。与所有对象一样,它们都有类。如果您有一个数组,使用标准? 数组的特殊处理使用? 清单5显示了一种重新调整现有数组大小的有效方法。它使用反射来创建相同类型的新数组,然后在返回新数组之前,在老数组中复制所有数据。
在处理反射时安全性是一个较复杂的问题。反射经常由框架型代码使用,由于这一点,您可能希望框架能够全面接入您的代码,无需考虑常规的接入限制。但是,在其它情况下,不受控制的接入会带来严重的安全性风险,如当代码在不值得信任的代码共享的环境中运行时。 由于这些互相矛盾的需求,Java编程语言定义一种多级别方法来处理反射的安全性。基本模式是对反射实施与应用于源代码接入相同的的限制:
不过-至少某些时候,围绕这些限制有一种简单的方法。我在前面实例中使用的? 清单6展示了一个程序,在? 如果您编译了这一程序,不使用任何特定参数直接从命令行运行,它将在?
反射是一种强大的工具,但也存在一些不足。一个主要的缺点是对性能有影响。使用反射基本上是一种解释操作,您可以告诉JVM您希望做什么并且它满足您的要求。这类操作总是慢于只直接执行相同的操作。为了阐述使用反射的性能成本,我为本文准备了一组基准程序(见?,完整代码链接)。 清单7是字段接入性能测试的一个摘用,包括基本的测试方法。每种方法测试字段接入的一种形式 --? 测试程序重复调用每种方法,使用一个大循环数,从而平均多次调用的时间衡量结果。平均值中不包括每种方法第一次调用的时间,因此初始化时间不是结果中的一个因素。在为本文进行的测试中, 每次调用时我使用1000万的循环数,在1GHz PIIIm系统上运行。三个不同Linux JVM的计时结果如图1所示。所有测试使用每个JVM的缺省设置。 上表的对数尺度可以显示所有时间,但减少了差异看得见的影响。在前两副图中(Sun JVM),使用反射的执行时间超过使用直接接入的1000倍以上。通过比较,IBM JVM可能稍好一些,但反射方法仍旧需要比其它方法长700倍以上的时间。任何JVM上其它两种方法之间时间方面无任何显著差异,但IBM JVM几乎比Sun JVM快一倍。最有可能的是这种差异反映了Sun Hot Spot JVM的专业优化,它在简单基准方面表现得很糟糕。 除了字段接入时间测试之外,我还进行了相同的方法调用时间测试。在方法调用中,我试用了与字段接入相同的三种接入变量,并增加了使用无参数方法变量,而不是在方法调用中传递和返回一个值。清单8显示了用于测试调用传递和返回值形式的三种方法的代码。 图 2显示了我从方法调用中获得的计时结果。反射远慢于直接接入。差异不象字段接入那么大,但是,在不使用参数的情况下,范围从Sun 1.3.1 JVM的数百倍到IBM JVM的不到30倍。在所有JVM上,使用参数的反射方法调用的测试性能慢于不使用参数的调用。由于传递和返回? 反射性能是Sun开发1.4 JVM时关注的一个方面,它在反射方法调用结果中显示。在这类操作的性能方面,Sun 1.4.1 JVM显示了比1.3.1版本很大的改进,在我的测试中运行速度大约是1.3.1版本的开部。在这类简单的测试中,IBM 1.4.0 JVM再次获得了更好的成绩,但是只比Sun 1.4.1 JVM快两到三倍。 我还为创建使用反射的对象编写了类似的计时测试程序,但这种情况下的差异不象字段和方法调用情况下那么显著。使用?
Java语言反射提供一种动态链接程序组件的多功能方法。它允许程序创建和控制任何类的对象(根据安全性限制),无需提前硬编码目标类。这些特性使得反射特别适用于创建以非常普通的方式与对象协作的库。例如,反射经常在持续存储对象为数据库、XML或其它外部格式的框架中使用。 反射有两个缺点。第一个是性能问题。当用于字段和方法接入时反射要远慢于直接代码。性能问题的程度取决于程序中是如何使用反射的。如果它作为程序运行中相对很少涉及的部分,缓慢的性能将不会是一个问题。即使测试中最坏情况下的计时图显示的反射操作只耗用几微秒。仅反射在性能关键的应用的核心逻辑中使用时性能问题才变得至关重要。 许多应用更严重的一个缺点是使用反射会模糊程序内部实际要发生的事情。程序人员希望在源代码中看到程序的逻辑,反射等绕过了源代码的技术会带来维护问题。反射代码比相应的直接代码更复杂,正如性能比较的代码实例中看到的一样。解决这些问题的最佳方案是保守地使用反射-- 仅在它可以真正增加灵活性的地方 -- 记录其在目标类中的使用。 在下一部分,我将提供如何使用反射的更详细实例。这种实例提供一个处理Java应用命令行参数的API,一种您可能发现适用于自己应用的工具。它还基于反射的优势来创建,同时避免其弱点。反射是否能简化您的命令行处理?您可以在?Java编程的动态性第3部分找到答案。 原文:http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-dyn0603/ (编辑:李大同) 【声明】本站内容均来自网络,其相关言论仅代表作者个人观点,不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利,请及时与联系站长删除相关内容! |