数据结构--反射,枚举,lambda表达式

一.反射

1.1 概念

在运行状态中，对于任意一个类都能知道这个类的所有属性和方法，对于任意一个对象都能够调用它的任意方法和属性，这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能称为反射机制

1.2 反射相关类

Class类：代表类的实体，在运行的Java应用程序中表示类和接口
Field类：代表类的成员变量/类的属性
Method类：代表类的方法
Constructor类：代表类的构造方法

1.3 反射常用方法

获得类相关的方法

方法	用途
getClassLoader()	获得类的加载器
getDeclaredClasses()	返回一个数组，数组中包含该类中所有类和接口类的对象(包括私有的)
forName(String className)	根据类名返回类的对象
newInstance()	创建类的实例
getName()	获得类的完整路径名字

获得类中属性(与Field相关)

方法	用途
getField(String name)	获得某个公有的属性对象
getFields()	获得所有公有的对象
getDeclaredField(String name)	获得某个属性对象
getDeclaredFields()	获得所有属性对象

获得类中方法(与Method相关)

方法	用途
getMethod(String name,Class…<?> parameterTypes)	获得该类某个公有的方法
getMethods()	获得该类所有公有的方法
getDeclaredMethod(String name,Class…<?> parameterTypes)	获得该类某个方法
getDeclaredMethods()	获得该类所有方法

获得类中构造器(与Constructor相关)

方法	用途
getConstructor(Class…<?> parameterTypes)	获得该类中与参数类型匹配的公有构造方法
getConstructor()	获得该类的所有公有构造方法
getDeclaredConstructor(Class…<?> parameterTypes)	获得该类中与参数类型匹配的构造方法
getDeclaredConstructors()	获得该类所有构造方法

获得类中注解

方法	用途
getAnnotation(Class annotationClass)	返回该类中与参数类型匹配的公有注解对象
getAnnotations()	返回该类所有的公有注解对象
getDeclaredAnnotation(Class annotationClass)	返回该类中与参数类型匹配的所有注解对象
getDeclaredAnnotations()	返回该类所有的注解对象

1.4 获取Class对象

在进行反射之前，需要先获取到需要反射的类的Class对象，然后通过Class对象的核心方法，达到反射的目的。获取Class对象的方法大致有三种(获取到的Class对象都是同一个)：

使用Class.forName("类的全路径名")

    try {
        Class class1 = Class.forName("Student");
    } catch (ClassNotFoundException e) {
        throw new RuntimeException(e);
    }

使用.class方法

  Class class2 = Student.class;

使用类对象的getClass()方法

    Student stu = new Student();
    Class class3 = stu.getClass();

1.5 反射的优缺点

优点：

对于一个任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法；对于任意一个对象，都能够调用它的任意一个方法
增加程序的灵活性和拓展性，降低耦合性，提高自适应能力
反射已经运用在很多框架中，如Spring等等

缺点：

使用反射会出现效率问题，导致程序效率降低
反射技术绕过了源代码技术，会带来维护问题

二.枚举

2.1 概念

在Java中，当需要表示一组常量时，可能会采用逐个定义的方法，但有时又过于繁琐，这时我们就可以使用枚举类型，将一组常量组织起来

2.2 枚举的简单使用

enum Color {
    COLOR_RED(1, "red"), COLOR_BLUE(2, "blue"), COLOR_GREEN(3, "green");

    int key;
    String color;

    //枚举的构造方法默认是私有的
    private Color(int key, String color) {
        this.key = key;
        this.color = color;
    }
}

public class TestEnum {
    public static void main(String[] args) {
        Color color = Color.COLOR_BLUE;
        System.out.println(color.key);
    }
}

2.3 枚举常用方法

方法名称	描述
values()	以数组形式返回枚举类型的所有成员
ordinal()	获取枚举成员的索引位置
valueOf()	将普通字符串转换为枚举实例
compareTo()	比较两个枚举成员在定义时的顺序

2.4 枚举优缺点

优点：

枚举常量更简单安全
枚举具有内置方法，使用更方便
枚举可以避免反射和序列化问题

缺点：

不可继承，无法拓展

三.lambda表达式

3.1 概念

lambda表达式通过提供一个正常的参数列表和一个使用这些参数的主体来代替功能接口

3.2 基本语法

lambda表达式的基本语法：(parameters) -> (expression) 或 (parameters) -> { statements; }

parameters：类似方法中的形参列表，这里的参数是函数式接口(有且只有一个抽象方法的接口)里的参数，可以明确声明类型或者不声明类型让JVM去推断；当只有一个推断类型时可以省略掉括号
箭头 ->：可以理解为被用于
方法体：可以是表达式也可以是代码块，是函数式接口里方法的实现。如果是代码块，可以返回一个值或者什么都不返回(代码块等同于方法的方法体)；如果是表达式，也是返回一个值或者什么都不返回

3.3 lambda表达式的简单使用

// 添加@FunctionalInterface注解后,编译器就会按照函数式接口的定义来要求该接口
// 如果有两个抽象方法，程序编译就会报错的
@FunctionalInterface
interface NoParameterNoReturn { //无返回值无参数
    void test();
}

@FunctionalInterface
interface OneParameterNoReturn { //无返回值一个参数
    void test(int a);
}

@FunctionalInterface
interface MoreParameterNoReturn { //无返回值多个参数
    void test(int a, int b);
}

@FunctionalInterface
interface NoParameterReturn { //有返回值无参数
    int test();
}

@FunctionalInterface
interface OneParameterReturn { //有返回值一个参数
    int test(int a);
}

@FunctionalInterface
interface MoreParameterReturn { //有返回值多参数
    int test(int a, int b);
}

public class TestLambda {
    public static void main(String[] args) {
        NoParameterNoReturn noParameterNoReturn = () -> System.out.println("无返回值无参数");
        noParameterNoReturn.test();
        OneParameterNoReturn oneParameterNoReturn = a -> System.out.println(a + 1);
        oneParameterNoReturn.test(10);
        MoreParameterNoReturn moreParameterNoReturn = (a, b) -> System.out.println(a + b);
        moreParameterNoReturn.test(10, 20);
        NoParameterReturn noParameterReturn = () -> 1;
        System.out.println(noParameterReturn.test());
        OneParameterReturn oneParameterReturn = a -> a + 1;
        System.out.println(oneParameterReturn.test(3));
        MoreParameterReturn moreParameterReturn = (a, b) -> a + b;
        System.out.println(moreParameterReturn.test(4, 5));
    }
}

3.4 变量捕获

在匿名内部类中捕获的变量只能是常量或没有修改过的变量，同样，对于lambda表达式也是如此

class InnerClass {
    public void func() {
        System.out.println("hello");
    }
}

interface InterfaceLambda {
    void func();
}

public class TestStatic {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 100;
        InnerClass innerClass = new InnerClass() { //匿名内部类
            @Override
            public void func() {
                //a = 10; 在匿名内部类中无法捕获修改过的变量
                System.out.println("hello world");
            }
        };
        InterfaceLambda interfaceLambda = () -> {
            // a = 10; 在lambda表达式中同样无法捕获修改过的变量
            System.out.println("hello");
        };
    }
}

3.5 lambda表达式优缺点

优点：

代码简介，开发迅速
方便函数式编程
非常容易进行并行计算
java引入lambda表达式，改善了集合操作

缺点：

代码可读性变差
在非并行计算中，很多计算可能没有for的性能高
不容易进行调试