java 泛型反射获取class对象

转载

mob64ca14089531 2024-12-17 21:14:11

文章标签 java 泛型反射获取class对象 java python 网络 Java 文章分类 Java 后端开发

Day4 | Java基础 | 4 异常、泛型、反射、注解、SPI、I/O

基础版

异常

异常关键字
异常的申明 throws

泛型
反射

动态代理

注解

元注解。
自定义注解

问题回答版

异常

介绍Java的异常体系？
Exception和Error有什么区别？
受检和未受检异常是什么？
如何自定义异常？

泛型

什么是泛型？有什么作用？
泛型原理是什么?

反射

什么是反射？反射作用是什么？
动态代理有几种实现方式？有什么特点？
JDK动态代理和CGLIB动态代理有什么区别？

注解

什么是注解？作用是什么？
怎么自定义注解？

SPI是什么？有什么好处？

I/O-序列化

什么是序列化？什么是反序列化？
Java是怎么实现序列化的？
常见的序列化协议有哪些？

IO-网络IO

BIO/NIO/AIO有什么区别？
什么是NIO?
I/O多路复用是什么？
select和epoll有什么区别？

基础版

异常

Java 基础 - 异常机制详解

Java 异常（文件找不到、网络连接失败、非法参数等）时Java提供的一种识别及相应错误的一致性机制，Java异常机制可以使程序中异常处理代码和正常业务代码分离，保证程序代码更加优雅，并提高程序健壮性。
Java编程思想一书中，对异常的总结。
在恰当的级别处理问题。（在知道该如何处理的情况下了捕获异常。）
解决问题并且重新调用产生异常的方法。
进行少许修补，然后绕过异常发生的地方继续执行。
用别的数据进行计算，以代替方法预计会返回的值。
把当前运行环境下能做的事尽量做完，然后把相同的异常重抛到更高层。
把当前运行环境下能做的事尽量做完，然后把不同的异常抛到更高层。
终止程序。
进行简化（如果你的异常模式使问题变得太复杂，那么用起来会非常痛苦）。
让类库和程序更安全。

异常关键字

try：用于监听。将要被监听的代码(可能抛出异常的代码)放在try语句块之内，当try语句块内发生异常时，异常就被抛出。
catch：用于捕获异常。catch用来捕获try语句块中发生的异常。
finally：finally语句块总是会被执行。它主要用于回收在try块里打开的物力资源(如数据库连接、网络连接和磁盘文件)。只有finally块执行完成之后，才会回来执行try或者catch块中的return或者throw语句，如果finally中使用了return或者throw等终止方法的语句，则就不会跳回执行，直接停止。
throw：用于抛出异常。至于该异常被捕获还是继续抛出都与它无关。
throws：用在方法签名中，用于声明该方法可能抛出的异常。告知方法调用者。

异常的申明 throws

在Java中，当前执行的语句必属于某个方法，Java解释器调用main方法执行开始执行程序。若方法中存在检查异常，如果不对其捕获，那必须在方法头中显式声明该异常，以便于告知方法调用者此方法有异常，需要进行处理。在方法中声明一个异常，方法头中使用关键字throws，后面接上要声明的异常。若声明多个异常，则使用逗号分割。如下所示：

public static void method() throws IOException, FileNotFoundException{
    //something statements
}

注意：若是父类的方法没有声明异常，则子类继承方法后，也不能声明异常。通常，应该捕获那些知道如何处理的异常，将不知道如何处理的异常继续传递下去。传递异常可以在方法签名处使用 throws 关键字声明可能会抛出的异常。

throws抛出异常的规则：

对于未受检异常，即 Error 和 RuntimeException及其子类，可以不用throws关键字来声明要抛出的异常，编译仍然可以顺利通过，但在运行时会被系统抛出。
对于受检异常，一定要用try-catch语句捕获，或者用throws子句声明将它抛出，否则会导致编译错误。
只有抛出了异常时，才必须取处理或者重新抛出该异常。当没有办法处理该异常时，应该继续抛出。
调用方法必须遵循任何受检异常的处理和声明规则。如果覆盖一个方法，则不能声明与覆盖方法不同的异常。声明的任何异常必须是被覆盖方法锁声明异常的同类或子类。

泛型

Java 中的泛型 Generics深入理解 Java 泛型

反射

大白话说Java反射：入门、使用、原理 Java中的反射 Reflection in JavaJava 反射机制详解

动态代理

谈谈Java反射机制，动态代理是基于什么原理？-极客时间

通过代理，可以让调用者与实现者之间解耦。

注解

深入理解Java注解全面解析Java注解你真的会创建和使用自定义的Java注解吗

元注解。

自定义注解时，需要使用元注解。

Java中提供了以下元注解类型：

@Retention：指明了注解的保留级别。RetentionPolicy.SOURCE - 标记的注解仅在源文件中有效，编译器会忽略。RetentionPolicy.CLASS - 标记的注解在 class 文件中有效，JVM 会忽略。RetentionPolicy.RUNTIME - 标记的注解在运行时有效。
@Target：指定注解可以修饰的元素类型。ElementType.ANNOTATION_TYPE - 标记的注解可以应用于注解类型。ElementType.CONSTRUCTOR - 标记的注解可以应用于构造函数。ElementType.FIELD - 标记的注解可以应用于字段或属性。ElementType.LOCAL_VARIABLE - 标记的注解可以应用于局部变量。ElementType.METHOD - 标记的注解可以应用于方法。ElementType.PACKAGE - 标记的注解可以应用于包声明。ElementType.PARAMETER - 标记的注解可以应用于方法的参数。ElementType.TYPE - 标记的注解可以应用于类的任何元素。
@Document：表示无论何时使用指定的注解，都应使用Javadoc。（默认情况下，注释不包含在Javadoc中）
@Inherited (JDK8 引入)：表示注解类型可以被继承。
@Repeatable (JDK8 引入)：表示注解可以重复使用。

自定义注解

语法格式：

//定义注解
public @interface 注解名 {定义体}

//注解属性
[访问级别修饰符] [数据类型] 名称() default 默认值;

问题回答版

异常

介绍Java的异常体系？

Java通过API中Throwable类的众多子类描述各种不同的异常。因此，Java异常都是对象，是Throwable子类的示例，描述了一段出现在编码中的错误条件。当条件生成时，错误将引发异常。

Java异常类层次结构图：

java 泛型反射获取class对象_java 泛型反射获取class对象

Throwable类：所有错误与异常的超类。包含了其线程创建时线程执行堆栈的快照，提供了printStackTrace()等接口用于获取堆栈跟踪数据等信息。

Exception和Error有什么区别？

Exceprion：程序本身可以捕获并可以处理的异常。分为两类：

运行时异常：RuntimeException类及其子类异常。

不受检异常。Java编译器不会检查它。程序中可以选择捕获处理，也可以不处理。也就是说，当程序中可能出现这类异常，即使没有用try-catch语句捕获、也没有用throws子句声明抛出它，也能编译通过。
一般由程序逻辑错误引起，程序应该从逻辑角度尽可能避免这类异常发生。如 NullPointerException(空指针异常)、IndexOutOfBoundsException(下标越界异常)等。

非运行时异常（编译异常）：RuntimeException 以外的异常。

从程序语法角度讲，是必须进行处理的异常。如果不处理，编译不通过。如 IOException、SQLException等、及用户自定义的 Exception 异常，一般情况下不自定义受检异常。

Error：程序中无法处理的错误，表示运行程序中出现了严重的错误。

一般表示代码运行时 JVM 出现问题。此类错误发生时，JVM 将终止线程。
是不受检异常，非代码性错误。因此，此类错误发生时，应用程序不应该去处理此类错误。按照Java惯例，我们不应该实现任何新的Error子类。如 Virtual MachineError(虚拟机运行错误)、NoClassDefFoundError(类定义错误)、 OutOfMemoryError(内存不足错误)、StackOverflowError(栈溢出错误)等。

受检和未受检异常是什么？

受检/可查异常（checked exceptions)：编译器要求必须处置的异常。

受检异常虽然是异常状况，但在一定程度上它的发生是可以预计的、很容易出现的、情理可容的。这种异常状况发生时，必须采取某种方式进行处理。
Java 编译器会检查它，也就是说，当程序中可能出现这类异常，要用 try-catch 语句捕获它，或用 throws 子句声明抛出它，否则编译不会通过。
包括非运行时异常。除 RuntimeException 及其子类外，其他的 Exception 类及其子类都属于受检异常。

未受检/不可查异常（unchecked exceptions）：编译器不要求强制处置的异常。

包括运行时异常和错误。即，RuntimeException 及其子类，和 Error。

如何自定义异常？

习惯上，定义一个异常类应包含两个构造函数，一个无参构造函数和一个带有详细描述信息的构造函数（throwable 的 toString 方法会打印这些详细信息，调试时很有用）

public class MyException extends Exception {
    public MyException(){ }
    public MyException(String msg){
        super(msg);
    }
    // ...
}

泛型

什么是泛型？有什么作用？

JDK 5 中引入的特性。允许在定义类和接口的时候使用类型参数（type parameter），而在使用时使用具体的类型来替换。（即，泛型类型是被参数化的类或接口）目的是为了在编译时提供更严格的类型检查，并支持泛型编程。

泛型具有以下优点：

编译时的强类型检查：泛型要求在声明时指定实际数据类型，Java编译器会在编译时堆泛型代码做强类型检查，并在代码违反安全类型时发出告警。
避免了类型转换
可以实现通用算法：通用算法可以处理不同类型的集合，可以自定义，并且类型安全、易于阅读。

语法格式：

// 泛型类
class name<T1, T2, ..., Tn> { /* ... */ }

// 泛型方法
public <T> T func(T obj) {}

泛型原理是什么?

类型擦除。使用泛型时，任何具体的类型信息都被擦除了。具体做了以下工作：

把泛型中的所有类型参数替换为Object，如果指定类型边界，则使用类型边界（上、下、无界通配符）来替换。因此，生成的字节码仅包含普通的类、接口和方法。
擦除出现的类型声明，即去掉<>的内容。比如 T get() 方法声明就变成了 Object get() ；List<String> 就变成了 List。如有必要，插入类型转换以保持类型安全。
生成桥接方法以保留扩展泛型中的多态性。类型擦除确保不为参数化类型创建新类，因此，反省不会产生运行时开销。

反射

什么是反射？反射作用是什么？

反射：一种基础功能。在运行时才知道要操作的类是什么，并且可以在运行时获取类的完整构造，并调用对应的方法。

作用：使程序在运行时能反观和修改其内部结构。具体来说，使程序能在运行时动态地与类和对象交互。或者说，反射赋予我们在运行时分析类以及执行类中方法的能力。真正价值在于，处理编译时未知的类型，从而编写更具有通用性的代码。

通过反射，可以获取任意一个类的所有属性和方法，还可以调用这些属性。这可以让我们的代码更灵活、为各种框架提供开箱即用的功能提供便利。

通过反射，即使是私有字段值，也是可以随意访问和修改的，包括final字段。这其实其实增加了安全问题，破坏了Java的封装性和设计原则，可能导致不可预见的副作用，尽量避免使用。此外，反射机制可以无视泛型参数的安全检查（此检查发生在编译时）。反射的性能要差一点，但对于框架的实际影响不大。

反射的应用场景：像 Spring/Spring Boot、MyBatis 等等框架中都大量使用了反射机制。这些框架中也大量使用了动态代理，而动态代理的实现也依赖反射。

动态代理有几种实现方式？有什么特点？

动态代理是一种方便运行时动态构建代理、动态处理代码方法调用的机制。实现方式有：

JDK 自身提供的动态代理：主要利用反射机制。
字节码操作机制（性能更高）：类似ASM、cglib（基于ASM）、Javassit等。

JDK动态代理和CGLIB动态代理有什么区别？

JDK Proxy的优势

最小化以来关系，减少以来意味着简化开发和维护，JDK本身的支持，可能比cglib更加可靠。
平滑进行 JDK 版本升级，而字节码类库通常需要进行更新以保证在新版Java上能够使用。
代码实现简单。

基于类似chlib框架的优势

有的时候调用目标可能不便实现额外接口，从某种角度看，限定调用者实现接口是有些侵入性的实践，类似cglib动态代理就没有这种限制。
只操作我们关心的类，而不必为其他相关类增加工作量。
高性能。

注解

什么是注解？作用是什么？

是一种标签，实质上可以视为一种特殊的注释，如果没有解析它的代码，它并不比普通注释强。

作用：

编译器信息：编译器可以使用注解来检测错误或抑制警告。
编译时和部署时的处理：程序可以处理注解信息以生成代码、XML文件等。
运行时处理：可以在运行时检查某些注解并处理。

过多的配置文件会使得项目难以维护。使用注解以减少配置文件或代码，是注解最大的用处。

在Java中，注解是以@字符开始的修饰符。如果注解没有属性，成为标记注解，如@override。注解可以应用于类、字段、方法和其他程序元素的声明。

怎么自定义注解？

使用@interface声明。自动继承了java.lang.annotation.Annotation接口，由编译程序自动完成其他细节。在定义注解时，不能继承其他的注解或接口。
定义注解器。使程序读取注解的方法和工作，否则注解与注释用处无异。

SPI

Java SPI机制详解、Java中的SPI、源码级深度理解 Java SPI10分钟让你彻底明白Java SPI

SPI是什么？有什么好处？

Service Provider Interface，提供服务的接口。是Java提供的一套用来被第三方实现或扩展的接口，实现了接口的动态扩展，让第三方的实现类能像插件一样嵌入到系统。

好处：SPI将服务接口和具体的服务实现分离开，将服务调用方和服务实现方解耦，能够提升程序的扩展性、可维护性。修改或替换服务实现并不需要修改调用方。

I/O-序列化

深入理解 Java 序列化、避免使用Java 序列化

网络传输的数据必须为二进制数据，但调用方请求的出入参数都是对象。对象不能直接再网络中传输，所以需要提前把它转成可传输的二进制，并且要求转换算法是可逆的。

什么是序列化？什么是反序列化？

序列化（serialize）：将对象转换为二进制数据（字节数组）。用于写入磁盘或输出到网络。
反序列化（deserialize）：将二进制数据转换为对象。

Java是怎么实现序列化的？

JDK 提供的两个输入、输出流对象 ObjectInputStream 和 ObjectOutputStream ，只能对实现了 Seializeable 接口的类的对象进行反序列化和序列化。

Java 默认的序列化是通过 Serializable 接口实现的，只要类实现了该接口，同时生成一个默认的版本号，我们无需手动设置，该类就会自动实现序列化与反序列化。

Java 默认的序列化虽然实现方便，但却存在安全漏洞、不跨语言以及性能差等缺陷，所以强烈建议避免使用 Java 序列化。

注意：使用 Java 对象序列化，在保存对象时，会把其状态保存为一组字节，在未来，再将这些字节组装成对象。必须注意地是，对象序列化保存的是对象的”状态”，即它的成员变量。由此可知，对象序列化不会关注类中的静态变量。

java 泛型反射获取class对象_网络_02

常见的序列化协议有哪些？

FastJson、Protobuf、Hessian等。

IO-网络IO

Java IO模型、Java提供了哪些IO方式？ NIO如何实现多路复用？IO 模型

IO：计算机内存与外部设备之间拷贝数据的过程。

传统IO的数据读写是在用户空间和内核空间来回复制，而内核空间的数据是通过操作系统层面的IO接口从磁盘数据读取或写入。

BIO/NIO/AIO有什么区别？

-	BIO	NIO	AIO
名称	blocking IO，阻塞IO	non-blocking IO，非阻塞IO	Asynchronous IO，异步非阻塞IO
Java包	java.io	java.nio	Java 7
功能	File抽象、输入输出流等	Channel、Selector、Buffer等	基于事件和回调机制
交互方式	同步阻塞读取输入流或写入输出流时，读、写动作完成之前，线程会一直阻塞在那里，他们之间的调用是可靠的线性顺序	多路复用、同步非阻塞
优点	代码简单、直观	使用缓冲区优化读写流使用DirectBuffer减少内存复制	应用操作直接返回，且不会阻塞。当后台处理完成，操作系统会通知相应线程进行后续工作。
缺点	IO效率和扩展性存在局限性，容易成为应用性能的瓶颈。会阻塞进程，不适合高并发场景。

什么是NIO?

NIO（non-blocking IO）即非阻塞 IO。指的是 Java 1.4 中引入的 java.nio 包。主要目的是为了解决BIO的性能问题。

java.nio 包提供了 Channel、Selector、Buffer 等新的抽象，可以构建多路复用的、同步非阻塞 IO 程序，同时提供了更接近操作系统底层的高性能数据操作方式。

NIO 主要由三个优点：使用缓冲区Buffer优化读写流；使用DirectBuffer减少内存复制；使用Channel 中的处理器，可以完成内核空间和磁盘之间的IO操作，避免了阻塞。

I/O多路复用是什么？

对于一个网络IO通信过程，比如数据读取，会涉及两个对象，一个是调用这个IO操作的线程，另一个是操作系统内核。一个进程的地址空间分为用户空间和内核空间，用户线程不能直接访问内核空间。

当用户线程发起IO操作后，网络数据读取操作会经历两个步骤：1.用户线程等待内核数据从网卡拷贝到内核空间；2.内核将数据从内核空间拷贝到用户空间。

用户线程的读取分成两步，1.线程先发起 select 调用，目的是问内核数据准备好了吗？2.等内核把数据准备好了，用户线程再发起 read调用。在等待数据从内核空间拷贝到用户空间这段时间里，线程还是阻塞的。

因为一次 select 调用可以向内核查多个数据通道 channel 的状态，所以叫多路复用。

select和epoll有什么区别？

深入了解NIO的优化实现原理

select：

用途：在超时时间内，监听用户感兴趣的文件描述符上的可读可写和异常事件的发生。Linux操作系统的内核将所有外部设备都看作一个文件来描述，对一个文件的读写操作会调用内核提供的系统命令，返回一个文件描述符(fd)。
select()函数监视的文件描述符分为3类：writefds（写文件描述符）、readfds（读文件描述符）、exceptfds（异常事件文件描述符）。
调用select()函数会阻塞，直到由描述符就绪或超时，函数返回。当select函数返回后，可以通过函数FD_ISSET遍历fd_set，来找到就绪的描述符。fd_set可以理解为一个集合，集合中存放的是文件描述符。epoll()函数：
select是顺序扫描fd是否就绪，而且支持fd数量不宜过大，因此它的使用受到了一些制约。
epoll使用事件驱动的方式代替轮询扫描fd。epoll事先通过epoll_ctl()来注册一个文件描述符，将文件描述符存放到内核的一个事件表中，这个时间表是基于红黑树实现的，所以在大量IO请求的场景下，插入和删除的性能比select的数组fd_set要好。因此，epoll的性能更胜一筹，且不会受到fd数量的限制。
epoll_ctl()函数中的epfd是由epoll_create()函数生成的一个epoll专用文件描述符。op代表操作事件类型，fd表示关联文件描述符，event表示指定监听的事件类型。一旦某个文件描述符就绪时，内核会采用类似callback的回调机制，迅速激活这个文件描述符，当进程调用epoll_wait()时便得到通知，之后进程将完成相关IO操作。

int select(int maxfdp1,fd_set *readset,fd_set *writeset,fd_set *exceptset,const struct timeval *timeout)

int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event event)

int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event events,int maxevents,int timeout)

java 泛型反射获取class对象_java 泛型反射获取class对象_03