java基础知识③：反射和注解以及Java 8的新特性

目录

一、反射和注解

1、反射

2、注解

二、Java 8的新特性

1、Lambda 表达式：

2、Stream API：

3、函数式接口：

4、方法引用：

5、接口的默认方法和静态方法：

6、新的时间日期API（Date/Time API）：

7、CompletableFuture：

8、Optional类：

9、并行数组：

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具体详细说明如下：

一、反射和注解

反射和注解是Java中的两个重要特性，它们可以为开发人员提供更高的灵活性和扩展性。下面详细讲解一下Java中的反射和注解。

1、反射

1. 反射是什么 反射是Java提供的一种机制，是指程序在运行时能够检测和修改自身行为的能力，用于在运行时检查、调用和实例化类、方法、属性等。通过反射，开发人员可以在运行时动态地获取类的信息，并在运行时操作类的方法、构造函数、属性等。

2. 反射的优缺点 反射的优点在于它可以在运行时动态地获取和操作类的信息。可以实现一些动态的功能，例如在运行时创建类的实例、调用方法、获取属性等。反射的缺点在于它会导致性能下降和安全性问题。使用反射会导致代码运行速度变慢，因为在运行时需要进行额外的检查和调用。而且，反射可以绕过一些访问控制限制，可能引发安全隐患。

3. 反射的应用场景 反射的应用场景非常广泛，例如：

• 编写通用框架和工具：通过反射可以实现通用的操作，例如动态加载类、调用方法、获取属性等。
• ORM框架：ORM框架可以根据对象的注解信息来生成相应的SQL语句或者根据查询结果动态生成对象。
• 单元测试：通过反射可以实现对私有方法和属性的访问，方便编写单元测试代码。

反射的相关类和方法——Java中关于反射的主要类和方法有：

• Class类：表示一个类或者接口。可以通过Class类获取类的信息，例如类的构造函数、方法、属性等。
• Constructor类：表示一个类的构造函数。通过Constructor类可以创建一个类的实例。
• Method类：表示一个类的方法。通过Method类可以调用一个类的方法。
• Field类：表示一个类的属性。通过Field类可以访问和修改一个类的属性。

反射的基本用法——下面是通过反射获取和操作类的信息的基本用法：

Class 类： Java 中的每个类都有一个与之对应的 Class 对象，这个 Class 对象包含了该类的结构信息，通过这个对象，可以获取类的构造方法、字段、方法等信息。

• 获取类的Class对象：可以使用以下三种方式获取一个类的Class对象。
  • 使用类的.class语法：Class clazz = MyClass.class;
  • 使用对象的getClass()方法：Class clazz = myObject.getClass();
  • 使用 Class.forName() 方法

获取类的构造方法、字段、方法：通过 Class 对象可以获取类的构造方法、字段和方法，进而进行实例化对象、访问和调用相关成员。

动态创建对象：可以使用反射来动态地创建对象实例，而不需要在编译时就确定对象类型。动态调用方法：使用反射可以在运行时动态地调用对象的方法。

• 获取类的构造函数：
  • 获取所有的公共构造函数：Constructor[] constructors = clazz.getConstructors();
  • 获取指定参数类型的构造函数：Constructor constructor = clazz.getConstructor(String.class, int.class);
• 创建类的实例：Object instance = constructor.newInstance("example", 123);
• 调用类的方法：
  • 获取所有的公共方法：Method[] methods = clazz.getMethods();
  • 调用指定方法：Object result = method.invoke(instance, arg1, arg2);
• 获取类的属性：
  • 获取所有的公共属性：Field[] fields = clazz.getFields();
  • 获取指定属性：Field field = clazz.getField("fieldName");
  • 访问属性：Object value = field.get(instance);
  • 修改属性：field.set(instance, value);

以下是一个简单的 Java 反射示例，演示了如何使用反射来获取类的信息以及动态创建对象和调用方法：

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Method;

public class ReflectionExample {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 获取 Class 对象
        Class<?> clazz = Class.forName("com.example.MyClass");

        // 获取构造方法并创建对象
        Constructor<?> constructor = clazz.getConstructor();
        Object obj = constructor.newInstance();

        // 获取方法并调用
        Method method = clazz.getMethod("myMethod", String.class);
        method.invoke(obj, "Hello, Reflection!");
    }
}

2、注解

1. 注解是什么 注解是一种用于在代码中添加元数据信息的形式化规范。它可以用于描述类、方法、属性等的特性和行为，以及用于生成代码、配置框架等。注解是一种被动元素，不会直接影响代码的运行，但可以被编译器、工具和框架读取和利用。

2. 注解的优点 注解的优点在于它可以使代码更加简洁、可读性更高，并且可以提供更高的配置和扩展性。使用注解可以将一些重复的代码抽取为注解，提高了代码的可读性和可维护性。另外，注解可以用于配置框架，提供了更高的灵活性和扩展性。

3. 注解的应用场景 注解的应用场景非常广泛，例如：

• 标记注解：用于给代码添加标记，用于编写通用的框架和工具。
• 配置注解：用于配置框架、工具等的行为和特性。
• 测试注解：用于编写单元测试、集成测试等。
• ORM框架：用于描述对象和关系之间的映射关系。
• 文档生成：用于生成文档的注解，例如Javadoc。

元注解——元注解是用于注解其他注解的注解。Java提供了一些元注解，可以用于定义新的注解。常见的元注解有：

• @Retention：指定注解的保留策略，有三种取值：RetentionPolicy.SOURCE、RetentionPolicy.CLASS、RetentionPolicy.RUNTIME。
• @Target：指定注解可以应用的目标元素，例如类、方法、属性等。
• @Documented：指定注解可以被包含在Javadoc中生成文档。
• @Inherited：指定注解可以被子类继承。

注解的相关注解 Java中关于注解的相关注解有：

• @Override：用于标记方法覆盖父类方法。
• @Deprecated：用于标记过时的方法或者类。
• @SuppressWarnings：用于抑制编译器警告。
• @FunctionalInterface：用于标记函数式接口。

自定义注解 Java允许开发人员定义自己的注解。自定义注解需要使用@interface关键字来定义，注解可以包含成员变量和方法。例子如下：

// 定义一个注解
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.METHOD)
public @interface MyAnnotation {
    String value() default "";
}

// 使用注解
public class MyClass {
    @MyAnnotation("example")
    public void myMethod() {
        // do something
    }
}

注解的解析 在Java中，可以通过反射对注解进行解析和处理。可以使用以下方法来解析注解：

• 获取注解信息：可以使用以下两种方式获取一个元素上的某个注解信息。
  • 使用元素的getAnnotation(Class?annotationClass)方法：MyAnnotation annotation = element.getAnnotation(MyAnnotation.class);
  • 使用元素的getAnnotationsByType(Class?annotationClass)方法：MyAnnotation[] annotations = element.getAnnotationsByType(MyAnnotation.class);
• 获取注解属性的值：可以使用注解的属性方法来获取注解属性的值，例如annotation.value()。

总结：反射和注解是Java中的两个重要特性，它们可以为开发人员提供更高的灵活性和扩展性。通过反射，开发人员可以在运行时动态地获取类的信息，并在运行时操作类的方法、构造函数、属性等。注解是一种用于在代码中添加元数据信息的形式化规范，它可以用于描述类、方法、属性等的特性和行为，以及用于生成代码、配置框架等。掌握反射和注解的知识，可以帮助我们编写更灵活、可扩展的代码，并提高开发效率。

二、Java 8的新特性

Java 8引入了许多新特性，以下是其中一些重要的新特性：

1、Lambda 表达式：

• Lambda表达式是Java 8最引人注目的特性之一，它使得在Java中可以更加方便地实现函数式编程。Lambda表达式提供了一种简洁的语法来表示匿名函数语法，从而使得代码更加简洁和易读。

举个简单例子，可以使用Lambda表达式来实现一个简单的排序方法：

List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie", "David");
Collections.sort(names, (String a, String b) -> a.compareTo(b));

?使用Lambda表达式作为sort方法的参数，这使得排序的逻辑更加清晰和简洁。

2、Stream API：

引入了 Stream API，它提供了一种更加便捷的方式来对集合数据进行操作和处理。通过Stream API，我们可以进行流式的操作，比如过滤、映射、聚合等，从而可以更加方便地进行数据处理。例如，可以使用Stream API来统计一个列表中包含多少个偶数：

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9);
long count = numbers.stream().filter(n -> n % 2 == 0).count();
System.out.println("偶数个数：" + count);

使用了stream方法将列表转换为Stream，并且通过filter方法过滤出偶数，然后使用count方法统计偶数的个数。

3、函数式接口：

Java 8 引入了函数式接口的概念，即只包含一个抽象方法的接口。函数式接口可以与 Lambda 表达式结合使用。通过 @FunctionalInterface 注解可以明确地标识出函数式接口，使得编译器能够及早地发现不符合函数式接口定义的错误。

比如，可以定义一个简单的函数式接口来表示一个操作：

@FunctionalInterface
interface Operation {
    int operate(int a, int b);
}

然后可以使用Lambda表达式来实现这个函数式接口：

Operation add = (a, b) -> a + b;
System.out.println(add.operate(3, 5)); // 输出: 8

函数式接口的引入使得 Java 中的函数式编程更加方便和直观。

4、方法引用：

方法引用允许直接通过方法的名称引用已经存在的方法。

5、接口的默认方法和静态方法：

默认方法：接口中可以包含默认方法，即为接口提供一个默认的实现。这使得在给接口添加新方法时，不会破坏已经存在的实现类。例如，定义一个接口Shape，并在接口中添加一个默认方法来计算面积：

interface Shape {
    double area();
    
    default void printArea() {
        System.out.println("Area: " + area());
    }
}

这样，所有实现Shape接口的类都会自动继承printArea方法，避免了需要修改所有实现类的情况。?

6、新的时间日期API（Date/Time API）：

Java 8引入了全新的时间日期API，该API提供了更加灵活和易用的日期时间处理方式，同时修复了旧的Date和Calendar类的很多问题。比如，可以使用新的时间日期API来计算两个日期之间的天数差：

LocalDate startDate = LocalDate.of(2022, 1, 1);
LocalDate endDate = LocalDate.of(2022, 12, 31);
long days = ChronoUnit.DAYS.between(startDate, endDate);
System.out.println("相差天数：" + days);

通过这个例子，可以看到新的时间日期API提供了更加直观和方便的方式来处理日期时间相关的操作。?

7、CompletableFuture：

CompletableFuture 是用于异步编程的一个重要类，在 Java 8 中引入。它提供了一种方便的方式来处理异步操作，并且可以轻松地组合多个异步任务。它提供了更加灵活的 Future 接口。举个例子，我们可以使用 CompletableFuture 来进行异步执行并获取结果：

CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello")
        .thenApply(s -> s + " world")
        .thenApply(String::toUpperCase);
System.out.println(future.get()); // 输出: HELLO WORLD

在这个例子中，首先使用 supplyAsync 方法异步执行一个任务，然后通过 thenApply 方法进行任务链式操作，最终获取到了结果。

8、Optional类：

Java 8引入了Optional类，它提供了一种更加优雅和安全的方式来处理可能为空的值，避免了空指针异常。通过Optional类，我们可以避免使用null，并且在代码中更加明确地表达出某个值可能为空的情况。

举个例子，可以使用Optional类来避免空指针异常：

Optional<String> name = Optional.ofNullable(getName());
System.out.println("名字：" + name.orElse("未知"));

在上面的例子中，如果getName()返回的是空值，那么orElse方法将会提供一个默认值来代替空值。

9、并行数组：

在 Java 8 中，新增了一些便捷的方法来对数组进行并行操作。比如，我们可以使用 parallelPrefix 方法来实现并行计算数组的前缀和

int[] array = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};
Arrays.parallelPrefix(array, (x, y) -> x + y);
System.out.println(Arrays.toString(array)); // 输出: [1, 3, 6, 10, 15, 21, 28, 36, 45, 55]

上面的例子中，使用 parallelPrefix 方法对数组进行了并行操作，计算出了每个位置的前缀和。

以上就是Java 8的一些重要新特性，每一个特性都带来了巨大的改变和提升，可以使得Java代码更加简洁、高效和易读。Java 8 的这些新特性使得 Java 语言在功能上更加丰富和便捷，为开发人员提供了更多的选择和解决方案。通过灵活运用这些特性，可以使得 Java 代码更加高效和易维护。