chapter11.htm

一本Java由初级到高级的编程书籍

524-526页程序<br>
<br>
在这里，typenames（类型名）数组已被删除，改为从Class对象里获取类型名称。注意为此而额外做的工作：例如，类名不是Getbil，而是c11.petcount2.Getbil，其中已包含了包的名字。也要注意系统是能够区分类和接口的。<br>
也可以看到，petTypes的创建模块不需要用一个try块包围起来，因为它会在编译期得到检查，不会象Class.forName()那样“掷”出任何违例。<br>
Pet动态创建好以后，可以看到随机数字已得到了限制，位于1和petTypes.length之间，而且不包括零。那是由于零代表的是Pet.class，而且一个普通的Pet对象可能不会有人感兴趣。然而，由于Pet.class是petTypes的一部分，所以所有Pet（宠物）都会算入计数中。<br>
<br>
2. 动态的instanceof<br>
Java 1.1为Class类添加了isInstance方法。利用它可以动态调用instanceof运算符。而在Java 
1.0中，只能静态地调用它（就象前面指出的那样）。因此，所有那些烦人的instanceof语句都可以从PetCount例子中删去了。如下所示：<br>
<br>
526-528页程序<br>
<br>
可以看到，Java 1.1的isInstance()方法已取消了对instanceof表达式的需要。此外，这也意味着一旦要求添加新类型宠物，只需简单地改变petTypes数组即可；毋需改动程序剩余的部分（但在使用instanceof时却是必需的）。<br>
<br>
11.2 RTTI语法<br>
Java用Class对象实现自己的RTTI功能——即便我们要做的只是象造型那样的一些工作。Class类也提供了其他大量方式，以方便我们使用RTTI。<br>
首先必须获得指向适当Class对象的的一个句柄。就象前例演示的那样，一个办法是用一个字串以及Class.forName()方法。这是非常方便的，因为不需要那种类型的一个对象来获取Class句柄。然而，对于自己感兴趣的类型，如果已有了它的一个对象，那么为了取得Class句柄，可调用属于Object根类一部分的一个方法：getClass()。它的作用是返回一个特定的Class句柄，用来表示对象的实际类型。Class提供了几个有趣且较为有用的方法，从下例即可看出：<br>
<br>
528-529页程序<br>
<br>
从中可以看出，class FancyToy相当复杂，因为它从Toy中继承，并实现了HasBatteries，Waterproof以及ShootsThings的接口。在main()中创建了一个Class句柄，并用位于相应try块内的forName()初始化成FancyToy。<br>
Class.getInterfaces方法会返回Class对象的一个数组，用于表示包含在Class对象内的接口。<br>
若有一个Class对象，也可以用getSuperclass()查询该对象的直接基础类是什么。当然，这种做会返回一个Class句柄，可用它作进一步的查询。这意味着在运行期的时候，完全有机会调查到对象的完整层次结构。<br>
若从表面看，Class的newInstance()方法似乎是克隆（clone()）一个对象的另一种手段。但两者是有区别的。利用newInstance()，我们可在没有现成对象供“克隆”的情况下新建一个对象。就象上面的程序演示的那样，当时没有Toy对象，只有cy——即y的Class对象的一个句柄。利用它可以实现“虚拟构建器”。换言之，我们表达：“尽管我不知道你的准确类型是什么，但请你无论如何都正确地创建自己。”在上述例子中，cy只是一个Class句柄，编译期间并不知道进一步的类型信息。一旦新建了一个实例后，可以得到Object句柄。但那个句柄指向一个Toy对象。当然，如果要将除Object能够接收的其他任何消息发出去，首先必须进行一些调查研究，再进行造型。除此以外，用newInstance()创建的类必须有一个默认构建器。没有办法用newInstance()创建拥有非默认构建器的对象，所以在Java 
1.0中可能存在一些限制。然而，Java 1.1的“反射”API（下一节讨论）却允许我们动态地使用类里的任何构建器。<br>
程序中的最后一个方法是printInfo()，它取得一个Class句柄，通过getName()获得它的名字，并用interface()调查它是不是一个接口。<br>
该程序的输出如下：<br>
<br>
530页程序<br>
<br>
所以利用Class对象，我们几乎能将一个对象的祖宗十八代都调查出来。<br>
<br>
11.3 反射：运行期类信息<br>
如果不知道一个对象的准确类型，RTTI会帮助我们调查。但却有一个限制：类型必须是在编译期间已知的，否则就不能用RTTI调查它，进而无法展开下一步的工作。换言之，编译器必须明确知道RTTI要处理的所有类。<br>
从表面看，这似乎并不是一个很大的限制，但假若得到的是一个不在自己程序空间内的对象的句柄，这时又会怎样呢？事实上，对象的类即使在编译期间也不可由我们的程序使用。例如，假设我们从磁盘或者网络获得一系列字节，而且被告知那些字节代表一个类。由于编译器在编译代码时并不知道那个类的情况，所以怎样才能顺利地使用这个类呢？<br>
在传统的程序设计环境中，出现这种情况的概率或许很小。但当我们转移到一个规模更大的编程世界中，却必须对这个问题加以高度重视。第一个要注意的是基于组件的程序设计。在这种环境下，我们用“快速应用开发”（RAD）模型来构建程序项目。RAD一般是在应用程序构建工具中内建的。这是编制程序的一种可视途径（在屏幕上以窗体的形式出现）。可将代表不同组件的图标拖曳到窗体中。随后，通过设定这些组件的属性或者值，进行正确的配置。设计期间的配置要求任何组件都是可以“例示”的（即可以自由获得它们的实例）。这些组件也要揭示出自己的一部分内容，允许程序员读取和设置各种值。此外，用于控制GUI事件的组件必须揭示出与相应的方法有关的信息，以便RAD环境帮助程序员用自己的代码覆盖这些由事件驱动的方法。“反射”提供了一种特殊的机制，可以侦测可用的方法，并产生方法名。通过Java 
Beans（第13章将详细介绍），Java 1.1为这种基于组件的程序设计提供了一个基础结构。<br>
在运行期查询类信息的另一个原动力是通过网络创建与执行位于远程系统上的对象。这就叫作“远程方法调用”（RMI），它允许Java程序（版本1.1以上）使用由多台机器发布或分布的对象。这种对象的分布可能是由多方面的原因引起的：可能要做一件计算密集型的工作，想对它进行分割，让处于空闲状态的其他机器分担部分工作，从而加快处理进度。某些情况下，可能需要将用于控制特定类型任务（比如多层客户／服务器架构中的“运作规则”）的代码放置在一台特殊的机器上，使这台机器成为对那些行动进行描述的一个通用储藏所。而且可以方便地修改这个场所，使其对系统内的所有方面产生影响（这是一种特别有用的设计思路，因为机器是独立存在的，所以能轻易修改软件！）。分布式计算也能更充分地发挥某些专用硬件的作用，它们特别擅长执行一些特定的任务——例如矩阵逆转——但对常规编程来说却显得太夸张或者太昂贵了。<br>
在Java 1.1中，Class类（本章前面已有详细论述）得到了扩展，可以支持“反射”的概念。针对Field，Method以及Constructor类（每个都实现了Memberinterface——成员接口），它们都新增了一个库：java.lang.reflect。这些类型的对象都是JVM在运行期创建的，用于代表未知类里对应的成员。这样便可用构建器创建新对象，用get()和set()方法读取和修改与Field对象关联的字段，以及用invoke()方法调用与Method对象关联的方法。此外，我们可调用方法getFields()，getMethods()，getConstructors()，分别返回用于表示字段、方法以及构建器的对象数组（在联机文档中，还可找到与Class类有关的更多的资料）。因此，匿名对象的类信息可在运行期被完整的揭露出来，而在编译期间不需要知道任何东西。<br>
大家要认识的很重要的一点是“反射”并没有什么神奇的地方。通过“反射”同一个未知类型的对象打交道时，JVM只是简单地检查那个对象，并调查它从属于哪个特定的类（就象以前的RTTI那样）。但在这之后，在我们做其他任何事情之前，Class对象必须载入。因此，用于那种特定类型的.class文件必须能由JVM调用（要么在本地机器内，要么可以通过网络取得）。所以RTTI和“反射”之间唯一的区别就是对RTTI来说，编译器会在编译期打开和检查.class文件。换句话说，我们可以用“普通”方式调用一个对象的所有方法；但对“反射”来说，.class文件在编译期间是不可使用的，而是由运行期环境打开和检查。<br>
<br>
11.3.1 一个类方法提取器<br>
很少需要直接使用反射工具；之所以在语言中提供它们，仅仅是为了支持其他Java特性，比如对象序列化（第10章介绍）、Java 
Beans以及RMI（本章后面介绍）。但是，我们许多时候仍然需要动态提取与一个类有关的资料。其中特别有用的工具便是一个类方法提取器。正如前面指出的那样，若检视类定义源码或者联机文档，只能看到在那个类定义中被定义或覆盖的方法，基础类那里还有大量资料拿不到。幸运的是，“反射”做到了这一点，可用它写一个简单的工具，令其自动展示整个接口。下面便是具体的程序：<br>
<br>
533-534页程序<br>
<br>
Class方法getMethods()和getConstructors()可以分别返回Method和Constructor的一个数组。每个类都提供了进一步的方法，可解析出它们所代表的方法的名字、参数以及返回值。但也可以象这样一样只使用toString()，生成一个含有完整方法签名的字串。代码剩余的部分只是用于提取命令行信息，判断特定的签名是否与我们的目标字串相符（使用indexOf()），并打印出结果。<br>
这里便用到了“反射”技术，因为由Class.forName()产生的结果不能在编译期间获知，所以所有方法签名信息都会在运行期间提取。若研究一下联机文档中关于“反射”（Reflection）的那部分文字，就会发现它已提供了足够多的支持，可对一个编译期完全未知的对象进行实际的设置以及发出方法调用。同样地，这也属于几乎完全不用我们操心的一个步骤——Java自己会利用这种支持，所以程序设计环境能够控制Java 
Beans——但它无论如何都是非常有趣的。<br>
一个有趣的试验是运行java ShowMehods ShowMethods。这样做可得到一个列表，其中包括一个public默认构建器，尽管我们在代码中看见并没有定义一个构建器。我们看到的是由编译器自动合成的那一个构建器。如果随之将ShowMethods设为一个非public类（即换成“友好”类），合成的默认构建器便不会在输出结果中出现。合成的默认构建器会自动获得与类一样的访问权限。<br>
ShowMethods的输出仍然有些“不爽”。例如，下面是通过调用java 
ShowMethods java.lang.String得到的输出结果的一部分：<br>
<br>
534-535页程序<br>
<br>
若能去掉象java.lang这样的限定词，结果显然会更令人满意。有鉴于此，可引入上一章介绍的StreamTokenizer类，解决这个问题：<br>
<br>
535-537页程序<br>
<br>
ShowMethodsClean方法非常接近前一个ShowMethods，只是它取得了Method和Constructor数组，并将它们转换成单个String数组。随后，每个这样的String对象都在StripQualifiers.Strip()里“过”一遍，删除所有方法限定词。正如大家看到的那样，此时用到了StreamTokenizer和String来完成这个工作。<br>
假如记不得一个类是否有一个特定的方法，而且不想在联机文档里逐步检查类结构，或者不知道那个类是否能对某个对象（如Color对象）做某件事情，该工具便可节省大量编程时间。<br>
第17章提供了这个程序的一个GUI版本，可在自己写代码的时候运行它，以便快速查找需要的东西。<br>
<br>
11.4 总结<br>
利用RTTI可根据一个匿名的基础类句柄调查出类型信息。但正是由于这个原因，新手们极易误用它，因为有些时候多形性方法便足够了。对那些以前习惯程序化编程的人来说，极易将他们的程序组织成一系列switch语句。他们可能用RTTI做到这一点，从而在代码开发和维护中损失多形性技术的重要价值。Java的要求是让我们尽可能地采用多形性，只有在极特别的情况下才使用RTTI。<br>
但为了利用多形性，要求我们拥有对基础类定义的控制权，因为有些时候在程序范围之内，可能发现基础类并未包括我们想要的方法。若基础类来自一个库，或者由别的什么东西控制着，RTTI便是一种很好的解决方案：可继承一个新类型，然后添加自己的额外方法。在代码的其他地方，可以侦测自己的特定类型，并调用那个特殊的方法。这样做不会破坏多形性以及程序的扩展能力，因为新类型的添加不要求查找程序中的switch语句。但在需要新特性的主体中添加新代码时，就必须用RTTI侦测自己特定的类型。<br>
从某个特定类的利益的角度出发，在基础类里加入一个特性后，可能意味着从那个基础类衍生的其他所有类都必须获得一些无意义的“鸡肋”。这使得接口变得含义模糊。若有人从那个基础类继承，且必须覆盖抽象方法，这一现象便会使他们陷入困扰。比如现在用一个类结构来表示乐器（Instrument）。假定我们想清洁管弦乐队中所有适当乐器的通气音栓（Spit 
Valve），此时的一个办法是在基础类Instrument中置入一个ClearSpitValve()方法。但这样做会造成一个误区，因为它暗示着打击乐器和电子乐器中也有音栓。针对这种情况，RTTI提供了一个更合理的解决方案，可将方法置入特定的类中（此时是Wind，即“通气口”）——这样做是可行的。但事实上一种更合理的方案是将prepareInstrument()置入基础类中。初学者刚开始时往往看不到这一点，一般会认定自己必须使用RTTI。<br>
最后，RTTI有时能解决效率问题。若代码大量运用了多形性，但其中的一个对象在执行效率上很有问题，便可用RTTI找出那个类型，然后写一段适当的代码，改进其效率。<br>
<br>
11.5 练习<br>
(1) 
写一个方法，向它传递一个对象，循环打印出对象层次结构中的所有类。<br>
(2) 在ToyTest.java中，将Toy的默认构建器标记成注释信息，解释随之发生的事情。<br>
(3) 新建一种类型的集合，令其使用一个Vector。捕获置入其中的第一个对象的类型，然后从那时起只允许用户插入那种类型的对象。<br>
(4) 写一个程序，判断一个Char数组属于基本数据类型，还是一个真正的对象。<br>
(5) 根据本章的说明，实现clearSpitValve()。<br>
(6) 实现本章介绍的rotate(Shape)方法，令其检查是否已经旋转了一个圆（若已旋转，就不再执行旋转操作）。</p>

<!--msthemeseparator--><p align="center"><img src="../_themes/inmotion/inmhorsa.gif" tppabs="http://member.netease.com/%7etransbot/Thinking%20in%20Java/_themes/inmotion/inmhorsa.gif" width="300" height="10"></p>

<p align="center"><a href="../../../../tppmsgs/msgs0.htm#1" tppabs="http://www.bruceeckel.com/">英文版主页</a> | <a href="../index.htm" tppabs="http://member.netease.com/%7etransbot/Thinking%20in%20Java/index.htm">中文版主页</a> | <a href="../contents/index.htm" tppabs="http://member.netease.com/%7etransbot/Thinking%20in%20Java/contents/index.htm">详细目录</a> 
| <a href="../about/index.htm" tppabs="http://member.netease.com/%7etransbot/Thinking%20in%20Java/about/index.htm">关于译者</a></p>
</body>
</html>