java反射(二)--反射应用案例

一.反射实例化对象

　　经过一系列的分析之后发现虽然可以获取Class类的实例化对象,但是依然觉得这个对象的获取意义不是很大,因此可以通过以下几个案例去理解反射的核心意义
--反射实例化对象:获取Class对象之后最大的意义并不是在于只是一个对象的实例化操作形式,更重要的是Class类中提供有一个对象的反射实例化方法,在JDK1.9之前的实例化:public T newInstance() throw InstantiationException,IllegalAccessException,该方法代替了new 关键字的使用,但是在JDK1.9之后则发生了变化:class.getDeclaredConstructor().newInstance();
--范例:通过newInstance()方法实例化对象

package 反射.认识反射机制.entity;

/**
 * @author : S K Y
 * @version :0.0.1
 */
public class Person {
    public Person() {   //任何情况下只要实例化对象则一定要调用类中的构造方法
        System.out.println("Person对象实例化了");
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "我是一个好人";
    }
}

public class Demo {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException {
        Class<?> aClass = Class.forName("反射.认识反射机制.entity.Person");
        Object o = aClass.newInstance();    //实例化对象
        System.out.println(o);
    }
}

--运行结果

Person对象实例化了
我是一个好人

Process finished with exit code 0

--现在通过反射实现的对象实例化处理,依然要调用类中的无参构造方法,其本质等价于new 关键字的使用,但是该方法在JDK1.9之后被替代了,因为默认的Class类中的newInstance()方法只能够调用无参构造,所以很多的开发者认为其描述的不准确,于是将其变换了形式(后续会说明)

二.反射与工厂设计模式
　　如果要想进行对象的实例化处理除了可以使用关键字new 之外,还可以挺过反射机制来完成.那么思考一个问题:为什么要提供有一个反射的实例化?到底是使用关键字new还是使用反射进行对象实例化呢?
--如果想要更好的解决此类问题,最好的解释方案就是通过工厂设计模式来解决.工厂设计模式的最大特点:客户端的程序类不直接牵扯到对象的实例化管理,只与接口发生关联,通过工厂了获取接口的实例化对象,传统的工厂设计模式:

interface Message{
    public void send();     //消息发送
}
class NetMessage implements Message{        //网络消息实现类
    @Override
    public void send() {
        System.out.println("发送网络消息");
    }
}
public class FactoryDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Message message = new NetMessage(); //如果直接实例化则一定会有耦合问题
    }
}

--在实际的开发中,接口的主要作用是为不同的层提供有一个操作的标准.但是此时如果直接将一个子类设置为接口实例化操作,那么一定会有耦合问题,所以使用了工厂设计模式来解决此问题.
--范例:传统的工厂设计模式

interface Message {
    public void send();     //消息发送
}

class NetMessage implements Message {        //网络消息实现类
    @Override
    public void send() {
        System.out.println("发送网络消息");
    }
}

class Factory {
    private Factory() {
    }     //没有产生实例化对象的意义

    public static Message getInstance(String className) {
        if ("NetMessage".equals(className)) {
            return new NetMessage();
        }
        return null;
    }
}

public class FactoryDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Message message = Factory.getInstance("NetMessage");
        message.send();
    }
}

--此种工厂设计模式属于静态工厂设计模式,此时如果追加一个子类,那么工厂类就需要进行相应的修改(追加相应的判断语句),否则无法获得新的子类的实例化对象.工厂设模式最有效解决的是子类与客户端的耦合问题,但是解决的核心思想是在于提供有一个工厂类作为过渡端,可是随着项目的进行,Message接口可能会有更多的子类,而且随着时间的推移,子类会越来越多,因此工厂类永远都需要修改,并且永无停止之日.
--此时最好的解决方案就是不使用关键字new来完成对象的实例化,因为关键字new在使用的时候需要有一个明确的类存在.而newInstance()的方法只需要有一个明确表示类名称的字符串即可应用:

interface Message {
    public void send();     //消息发送
}

class NetMessage implements Message {        //网络消息实现类
    @Override
    public void send() {
        System.out.println("发送网络消息");
    }
}

class Factory {
    private Factory() {
    }     //没有产生实例化对象的意义

    public static Message getInstance(String className) throws Exception {
        return (Message) Class.forName(className).newInstance();
    }
}

public class FactoryDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Message message = Factory.getInstance("反射.反射应用案例.NetMessage");
        message.send();
    }
}

--此时如果对子类继续进行扩充的话,是没有必要修改工厂类的.利用反射机制实现的工厂设计模式,最大的优势在于,对于接口的子类的扩充,将不再影响到工厂类的定义.但是现在依然需要进行思考,在实际的项目开发之中,有可能会存在大量的接口,并且这些接口可能都需要通过工厂类来实例化对象,所以此时的工厂设计模式不应该只为一个Message接口服务,而应该变为为所有的接口服务(使用泛型实现开发需求):　

interface Service {
    public void service();
}

class HouseService implements Service {
    @Override
    public void service() {
        System.out.println("为您的住房提供服务.");
    }
}

interface Message {
    public void send();     //消息发送
}

class NetMessage implements Message {        //网络消息实现类
    @Override
    public void send() {
        System.out.println("发送网络消息");
    }
}

class Factory {
    private Factory() {
    }     //没有产生实例化对象的意义

    /**
     * 获取接口实例化对象
     *
     * @param className 接口的子类
     * @param tClass    描述的是一个接口的类型
     * @return 如果子类存在则返回指定接口
     * @throws Exception
     */
    public static <T> T getInstance(String className, Class<T> tClass) throws Exception {
        return tClass.cast(Class.forName(className).newInstance());
    }
}

public class FactoryDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Message message = Factory.getInstance("反射.反射应用案例.NetMessage",Message.class);
        message.send();
        Service instance = Factory.getInstance("反射.反射应用案例.HouseService", Service.class);
        instance.service();
    }
}

--此时的工厂设计模式才是所谓的高可用的工厂设计模式,而这种操作的实现依赖的就是泛型.此时的工厂设计模式将不再受限于指定的接口,可以为所有的接口提供实例化对象.

三.反射与单例设计模式
　　单例设计模式的核心本质在于类内部的构造方法私有化,在类的内部产生实例化对象之后在外部通过static方法获取到实例化对象进行类中的结构调用.单例设计模式一共有两种,懒汉式和饿汉式(饿汉式的单例是不再本次的讨论范围之内的,主要讨论懒汉式的单例)
--范例:观察懒汉式单例的问题

class Singleton {
    private static Singleton instance = null;

    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }

    public void print() {
        System.out.println("单例模式加载");
    }

}

public class LazyLoadDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Singleton singleton = Singleton.getInstance();
        singleton.print();
    }
}

--此时我们的操作是在单线程的环境下运行的,如果使用多线程

class Singleton {
    private static Singleton instance = null;

    private Singleton() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 实例化单例对象");
    }

    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }

    public void print() {
        System.out.println("单例模式加载");
    }

}

public class LazyLoadDemo {
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            new Thread(() -> {
                Singleton.getInstance();
            }, "[单例创建者" + (i + 1) + "]").start();
        }
    }
}

--运行结果

[单例创建者1] 实例化单例对象
[单例创建者2] 实例化单例对象
[单例创建者3] 实例化单例对象

Process finished with exit code 0

--单例设计模式最大的特点是在整体运行之中,只允许产生一个实例化对象,当有了若干实例化对象之后,那么就不是单例设计模式了,我们可以大致分析单例模式的运行流程如下:
　　1.判断instance是否为空?
　　2.如果instance为空,实例化instance对象
　　3.返回当前的instance
--因此在多线程的设计中,每一个线程在执行步骤1的时候都会认为此时的对象为空,那么都会去创建这个对象的实例,这样一来单例设计模式也就失去了意义,如果想要解决这类问题,关键的核心就在于要解决同步处理,而解决同步处理的核心就是使用synchronized关键字

class Singleton {
    private static Singleton instance = null;

    private Singleton() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 实例化单例对象");
    }

    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }

    public void print() {
        System.out.println("单例模式加载");
    }

}

public class LazyLoadDemo {
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            new Thread(() -> {
                Singleton.getInstance();
            }, "[单例创建者" + (i + 1) + "]").start();
        }
    }
}

--运行结果

[单例创建者1] 实例化单例对象

Process finished with exit code 0

--此时却是进行了同步处理,但是这个同步的代价却是很大的,因为效率会降低.因为整体代码中实际上只有一块区域需要同步处理,那就是instance对象的实例化处理部分,在这样的情况下同步加的未免显得有些草率,更加合理的进行同步处理:

class Singleton {
    //在对象实例化的时候,应该立刻与主内存中的实例对象保持同步,而不应该存在副本
    private static volatile Singleton instance = null;  

    private Singleton() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 实例化单例对象");
    }

    public static Singleton getInstance() {
        synchronized (Singleton.class) { //static方法只能使用Singleton.class
            if (instance == null) {
                instance = new Singleton();
            }
        }
        return instance;
    }

    public void print() {
        System.out.println("单例模式加载");
    }

}

public class LazyLoadDemo {
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            new Thread(() -> {
                Singleton.getInstance();
            }, "[单例创建者" + (i + 1) + "]").start();
        }
    }
}