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浅议类型识别与反射机制

    作者:Flyingis

    运行时类型识别
(Run-time Type Identification, RTTI)主要有两种方式,一种是我们在编译时和运行时已经知道了所有的类型,另外一种是功能强大的“反射”机制。

       要理解RTTIJava中的工作原理,首先必须知道类型信息在运行时是如何表示的,这项工作是由“Class对象”完成的,它包含了与类有关的信息。类是程序的重要组成部分,每个类都有一个Class对象,每当编写并编译了一个新类就会产生一个Class对象,它被保存在一个同名的.class文件中。在运行时,当我们想生成这个类的对象时,运行这个程序的Java虚拟机(JVM)会确认这个类的Class对象是否已经加载,如果尚未加载,JVM就会根据类名查找.class文件,并将其载入,一旦这个类的Class对象被载入内存,它就被用来创建这个类的所有对象。一般的RTTI形式包括三种:

1.       传统的类型转换。如“(Apple)Fruit”,由RTTI确保类型转换的正确性,如果执行了一个错误的类型转换,就会抛出一个ClassCastException异常。

2.       通过Class对象来获取对象的类型。如

Class c = Class.forName(“Apple”);

Object o = c.newInstance();

3.       通过关键字instanceofClass.isInstance()方法来确定对象是否属于某个特定类型的实例,准确的说,应该是instanceof / Class.isInstance()可以用来确定对象是否属于某个特定类及其所有基类的实例,这和equals() / ==不一样,它们用来比较两个对象是否属于同一个类的实例,没有考虑继承关系。

 

反射

       如果不知道某个对象的类型,可以通过RTTI来获取,但前提是这个类型在编译时必须已知,这样才能使用RTTI来识别。即在编译时,编译器必须知道所有通过RTTI来处理的类。

使用反射机制可以不受这个限制,它主要应用于两种情况,第一个是“基于构件的编程”,在这种编程方式中,将使用某种基于快速应用开发(RAD)的应用构建工具来构建项目。这是现在最常见的可视化编程方法,通过代表不同组件的图标拖动到图板上来创建程序,然后设置构件的属性值来配置它们。这种配置要求构件都是可实例化的,并且要暴露其部分信息,使得程序员可以读取和设置构件的值。当处理GUI时间的构件时还必须暴露相关方法的细细,以便RAD环境帮助程序员覆盖这些处理事件的方法。在这里,就要用到反射的机制来检查可用的方法并返回方法名。Java通过JavaBeans提供了基于构件的编程架构。

       第二种情况,在运行时获取类的信息的另外一个动机,就是希望能够提供在跨网络的远程平台上创建和运行对象的能力。这被成为远程调用(RMI),它允许一个Java程序将对象分步在多台机器上,这种分步能力将帮助开发人员执行一些需要进行大量计算的任务,充分利用计算机资源,提高运行速度。

       Class支持反射,java.lang.reflect中包含了Field/Method/Constructor类,每个类都实现了Member接口。这些类型的对象都是由JVM在运行时创建的,用来表示未知类里对应的成员。如可以用Constructor类创建新的对象,用get()set()方法读取和修改与Field对象关联的字段,用invoke()方法调用与Method对象关联的方法。同时,还可以调用getFields()getMethods()getConstructors()等方法来返回表示字段、方法以及构造器的对象数组。这样,未知的对象的类信息在运行时就能被完全确定下来,而在编译时不需要知道任何信息。

       另外,RTTI有时能解决效率问题。当程序中使用多态给程序的运行带来负担的时候,可以使用RTTI编写一段代码来提高效率。

Happy Birthday to myself!

posted on 2005-12-11 14:43 Flyingis 阅读(2085) 评论(9)  编辑  收藏 所属分类: JavaSE

评论

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Happy birthday to you and wish you have a nice day! Enjoy yourself!
2005-12-11 16:31 | 非鱼

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Thanks:)
2005-12-11 17:10 | Flyingis

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Happy Birthday to you.
2005-12-12 07:45 | licl

# re: 浅议类型识别与反射机制  回复  更多评论   

纠正一点错误观点,RTTI 会带来效率问题,其效率远低于多态,相差可达2到3个数量级。

多态,如 接口,重载。其效率除了静态方法外是最高的。
事实上多态涉及到了绝对多数的代码:Java代码中除了静态方法和标记了 final 的方法(?,待做试验)外,所有的普通方法全部是虚方法(多态)调用。

祝你生日快乐。
2005-12-12 13:46 | 笨笨

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今年是本命年,谢谢各位!
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笨笨的分析让我学习不少。但是,在任何情况下RTTI的效率都会低于多态吗?当在某种环境下多态产生了低效率时,采用RTTI是否是一种可行的解决方式?
2005-12-12 15:20 | Flyingis

# re: 浅议类型识别与反射机制  回复  更多评论   

多态就是普通的Java 方法调用,效率不会低的。
如果效率低,只能说:考虑改进算法或换JNI实现。
2005-12-12 17:43 | 笨笨

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THINKING IN JAVA中的东西。刚接触的人STILL FAINT。。。
2006-06-28 11:24 | Against

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/*
例,这和equals() / ==不一样,它们用来比较两个对象是否属于同一个类的实例,没有考虑继承关系。
*/
这句话有误.
2006-12-26 12:52 | John[匿名]

# re: 浅议类型识别与反射机制  回复  更多评论   

@John[匿名]
谢谢提示,以前理解错了。
一个是值的比较,一个是内存地址比较。
2006-12-28 16:21 | Flyingis

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