作者：qlampskyface

和作者联系：djb_skyface@tom.com

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    接触多线程已经不少时间了,也做了不少事情,但是一直觉得用起来不那么顺手,在debug的时候,往往会比较担心在同步上出什么问题,想起"程序员最怕的是自己写的代码"这句话,觉得真是不假.
    终于有一天,我觉得是时候把这个问题弄清楚了,所以,我就在网上找相关的内容看,结果竟然是找不到在我这个阶段应该看的,不是太简单,就是一笔带过,不知所云.
    废了九牛二虎之力,终于差不多弄清楚了,其中有不少误区,以前认为的和真理相差甚大.想起自己花费的时间,真是觉得有点多,所以把它写出来,一是防止自己以后又会忘掉,二是给像我一样的似懂非懂者留下一点可以参考的东东.
    闲话少说,转入正题!

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    先从线程的创建说起.线程的创建一共有两种形式:

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    一种是继承自Thread类.Thread 类是一个具体的类，即不是抽象类，该类封装了线程的行为。要创建一个线程，程序员必须创建一个从 Thread 类导出的新类。程序员通过覆盖 Thread 的 run() 函数来完成有用的工作。用户并不直接调用此函数；而是通过调用 Thread 的 start() 函数，该函数再调用 run()。
   
    例如:

    public class Test extends Thread{
      public Test(){
      }
      public static void main(String args[]){
        Test t1 = new Test();
        Test t2 = new Test();
        t1.start();
        t2.start();
      }
      public void run(){
        //do thread's things
      }
    }

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    另一种是实现Runnable接口,此接口只有一个函数，run()，此函数必须由实现了此接口的类实现。
   
    例如:

    public class Test implements Runnable{
      Thread thread1;
      Thread thread2;
      public Test(){
        thread1 = new Thread(this,"1");
        thread2 = new Thread(this,"2");
      }
      public static void main(String args[]){
        Test t = new Test();
        t.startThreads();
      }
      public void run(){
        //do thread's things
      }
      public void startThreads(){
        thread1.start();
        thread2.start();
      }
    }

    两种创建方式看起来差别不大,但是弄不清楚的话，也许会将你的程序弄得一团糟。两者区别有以下几点：

1.当你想继承某一其它类时,你只能用后一种方式.

2.第一种因为继承自Thread,只创建了自身对象,但是在数量上，需要几个线程，就得创建几个自身对象；第二种只创建一个自身对象，却创建几个Thread对象.而两种方法重大的区别就在于此，请你考虑：如果你在第一种里创建数个自身对象并且start()后，你会发现好像synchronized不起作用了，已经加锁的代码块或者方法居然同时可以有几个线程进去，而且同样一个变量，居然可以有好几个线程同时可以去更改它。（例如下面的代码）这是因为，在这个程序中，虽然你起了数个线程，可是你也创建了数个对象，而且，每个线程对应了每个对象也就是说，每个线程更改和占有的对象都不一样，所以就出现了同时有几个线程进入一个方法的现象，其实，那也不是一个方法，而是不同对象的相同的方法。所以，这时候你要加锁的话，只能将方法或者变量声明为静态，将static加上后，你就会发现，线程又能管住方法了，同时不可能有两个线程进入同样一个方法，那是因为，现在不是每个对象都拥有一个方法了，而是所有的对象共同拥有一个方法，这个方法就是静态方法。

    而你如果用第二种方法使用线程的话，就不会有上述的情况，因为此时，你只创建了一个自身对象，所以，自身对象的属性和方法对于线程来说是共有的。

    因此，我建议，最好用后一种方法来使用线程。

public class mainThread extends Thread{
  int i=0;
  public static void main(String args[]){
    mainThread m1 = new mainThread();
    mainThread m2 = new mainThread();
    mainThread m3 = new mainThread();
    mainThread m4 = new mainThread();
    mainThread m5 = new mainThread();
    mainThread m6 = new mainThread();
    m1.start();
    m2.start();
    m3.start();
    m4.start();
    m5.start();
    m6.start();
  }
  public synchronized void t1(){
    i=++i;
    try{
      Thread.sleep(500);
    }
    catch(Exception e){}
    //每个线程都进入各自的t1()方法，分别打印各自的i
    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i);
  }
  public void run(){
    synchronized(this){
      while (true) {
        t1();
      }
    }
  }
}

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    下面我们来讲synchronized的4种用法吧:

    1.方法声明时使用,放在范围操作符(public等)之后,返回类型声明(void等)之前.即一次只能有一个线程进入该方法,其他线程要想在此时调用该方法,只能排队等候,当前线程(就是在synchronized方法内部的线程)执行完该方法后,别的线程才能进入.
 
      例如:

      public synchronized void synMethod() {
        //方法体
      }

    2.对某一代码块使用,synchronized后跟括号,括号里是变量,这样,一次只有一个线程进入该代码块.例如:

      public int synMethod(int a1){
        synchronized(a1) {
          //一次只能有一个线程进入
        }
      }
    3.synchronized后面括号里是一对象,此时,线程获得的是对象锁.例如:

public class MyThread implements Runnable {
  public static void main(String args[]) {
    MyThread mt = new MyThread();
    Thread t1 = new Thread(mt, "t1");
    Thread t2 = new Thread(mt, "t2");
    Thread t3 = new Thread(mt, "t3");
    Thread t4 = new Thread(mt, "t4");
    Thread t5 = new Thread(mt, "t5");
    Thread t6 = new Thread(mt, "t6");
    t1.start();
    t2.start();
    t3.start();
    t4.start();
    t5.start();
    t6.start();
  }

  public void run() {
    synchronized (this) {
      System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
  }
}

 
    对于3,如果线程进入,则得到对象锁,那么别的线程在该类所有对象上的任何操作都不能进行.在对象级使用锁通常是一种比较粗糙的方法。为什么要将整个对象都上锁，而不允许其他线程短暂地使用对象中其他同步方法来访问共享资源？如果一个对象拥有多个资源，就不需要只为了让一个线程使用其中一部分资源，就将所有线程都锁在外面。由于每个对象都有锁，可以如下所示使用虚拟对象来上锁：

class FineGrainLock {

   MyMemberClass x, y;
   Object xlock = new Object(), ylock = new Object();

   public void foo() {
      synchronized(xlock) {
         //access x here
      }

      //do something here - but don't use shared resources

      synchronized(ylock) {
         //access y here
      }
   }

   public void bar() {
      synchronized(this) {
         //access both x and y here
      }
      //do something here - but don't use shared resources
   }
}

    4.synchronized后面括号里是类.例如:

class ArrayWithLockOrder{
  private static long num_locks = 0;
  private long lock_order;
  private int[] arr;

  public ArrayWithLockOrder(int[] a)
  {
    arr = a;
    synchronized(ArrayWithLockOrder.class) {//-----------------------------------------这里
      num_locks++;             // 锁数加 1。
      lock_order = num_locks;  // 为此对象实例设置唯一的 lock_order。
    }
  }
  public long lockOrder()
  {
    return lock_order;
  }
  public int[] array()
  {
    return arr;
  }
}

class SomeClass implements Runnable
{
  public int sumArrays(ArrayWithLockOrder a1,
                       ArrayWithLockOrder a2)
  {
    int value = 0;
    ArrayWithLockOrder first = a1;       // 保留数组引用的一个
    ArrayWithLockOrder last = a2;        // 本地副本。
    int size = a1.array().length;
    if (size == a2.array().length)
    {
      if (a1.lockOrder() > a2.lockOrder())  // 确定并设置对象的锁定
      {                                     // 顺序。
        first = a2;
        last = a1;
      }
      synchronized(first) {              // 按正确的顺序锁定对象。
        synchronized(last) {
          int[] arr1 = a1.array();
          int[] arr2 = a2.array();
          for (int i=0; i<size; i++)
            value += arr1[i] + arr2[i];
        }
      }
    }
    return value;
  }
  public void run() {
    //...
  }
}

    对于4,如果线程进入,则线程在该类中所有操作不能进行,包括静态变量和静态方法,实际上,对于含有静态方法和静态变量的代码块的同步,我们通常用4来加锁.

以上4种之间的关系：

    锁是和对象相关联的，每个对象有一把锁，为了执行synchronized语句，线程必须能够获得synchronized语句中表达式指定的对象的锁，一个对象只有一把锁，被一个线程获得之后它就不再拥有这把锁，线程在执行完synchronized语句后，将获得锁交还给对象。
    在方法前面加上synchronized修饰符即可以将一个方法声明为同步化方法。同步化方法在执行之前获得一个锁。如果这是一个类方法，那么获得的锁是和声明方法的类相关的Class类对象的锁。如果这是一个实例方法，那么此锁是this对象的锁。

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  下面谈一谈一些常用的方法:

  wait(),wait(long),notify(),notifyAll()等方法是当前类的实例方法,
   
        wait()是使持有对象锁的线程释放锁;
        wait(long)是使持有对象锁的线程释放锁时间为long(毫秒)后,再次获得锁,wait()和wait(0)等价;
        notify()是唤醒一个正在等待该对象锁的线程,如果等待的线程不止一个,那么被唤醒的线程由jvm确定;
        notifyAll是唤醒所有正在等待该对象锁的线程.
        在这里我也重申一下,我们应该优先使用notifyAll()方法,因为唤醒所有线程比唤醒一个线程更容易让jvm找到最适合被唤醒的线程.

    对于上述方法,只有在当前线程中才能使用,否则报运行时错误java.lang.IllegalMonitorStateException: current thread not owner.

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    下面,我谈一下synchronized和wait()、notify()等的关系:

1.有synchronized的地方不一定有wait,notify

2.有wait,notify的地方必有synchronized.这是因为wait和notify不是属于线程类，而是每一个对象都具有的方法，而且，这两个方法都和对象锁有关，有锁的地方，必有synchronized。

另外，请注意一点：如果要把notify和wait方法放在一起用的话，必须先调用notify后调用wait，因为如果调用完wait，该线程就已经不是current thread了。如下例：

/**
 * Title:        Jdeveloper's Java Projdect
 * Description:  n/a
 * Copyright:    Copyright (c) 2001
 * Company:      soho  http://www.ChinaJavaWorld.com
 * @author jdeveloper@21cn.com
 * @version 1.0
 */
import java.lang.Runnable;
import java.lang.Thread;

public class DemoThread
    implements Runnable {

  public DemoThread() {
    TestThread testthread1 = new TestThread(this, "1");
    TestThread testthread2 = new TestThread(this, "2");

    testthread2.start();
    testthread1.start();

  }

  public static void main(String[] args) {
    DemoThread demoThread1 = new DemoThread();

  }

  public void run() {

    TestThread t = (TestThread) Thread.currentThread();
    try {
      if (!t.getName().equalsIgnoreCase("1")) {
        synchronized (this) {
          wait();
        }
      }
      while (true) {

        System.out.println("@time in thread" + t.getName() + "=" +
                           t.increaseTime());

        if (t.getTime() % 10 == 0) {
          synchronized (this) {
            System.out.println("****************************************");
            notify();
            if (t.getTime() == 100)
              break;
            wait();
          }
        }
      }
    }
    catch (Exception e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }

}

class TestThread
    extends Thread {
  private int time = 0;
  public TestThread(Runnable r, String name) {
    super(r, name);
  }

  public int getTime() {
    return time;
  }

  public int increaseTime() {
    return++time;
  }

}

    下面我们用生产者/消费者这个例子来说明他们之间的关系:

    public class test {
  public static void main(String args[]) {
    Semaphore s = new Semaphore(1);
    Thread t1 = new Thread(s, "producer1");
    Thread t2 = new Thread(s, "producer2");
    Thread t3 = new Thread(s, "producer3");
    Thread t4 = new Thread(s, "consumer1");
    Thread t5 = new Thread(s, "consumer2");
    Thread t6 = new Thread(s, "consumer3");
    t1.start();
    t2.start();
    t3.start();
    t4.start();
    t5.start();
    t6.start();
  }
}

class Semaphore
    implements Runnable {
  private int count;
  public Semaphore(int n) {
    this.count = n;
  }

  public synchronized void acquire() {
    while (count == 0) {
      try {
        wait();
      }
      catch (InterruptedException e) {
        //keep trying
      }
    }
    count--;
  }

  public synchronized void release() {
    while (count == 10) {
      try {
        wait();
      }
      catch (InterruptedException e) {
        //keep trying
      }
    }
    count++;
    notifyAll(); //alert a thread that's blocking on this semaphore
  }

  public void run() {
    while (true) {
      if (Thread.currentThread().getName().substring(0,8).equalsIgnoreCase("consumer")) {
        acquire();
      }
      else if (Thread.currentThread().getName().substring(0,8).equalsIgnoreCase("producer")) {
        release();
      }
      System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + count);
    }
  }
}

       生产者生产,消费者消费,一般没有冲突,但当库存为0时,消费者要消费是不行的,但当库存为上限(这里是10)时,生产者也不能生产.请好好研读上面的程序,你一定会比以前进步很多.

      上面的代码说明了synchronized和wait,notify没有绝对的关系,在synchronized声明的方法、代码块中,你完全可以不用wait,notify等方法,但是,如果当线程对某一资源存在某种争用的情况下,你必须适时得将线程放入等待或者唤醒.

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文章终于写完了,基本上将我学习所得全部写出来了,不过也留下些许遗憾,比如synchronized后是类时的深入的说明及讨论.而且,文章由于自己能力有限,有些地方肯定会有错误,希望看过有何建议和批评,请发帖在下面,我会修正该文.谢谢!
 

byte ——〉char：
"你"的gb码是：0xc4e3 ,unicode是0x4f60
String encoding = "gb2312";
byte b[] = {(byte)'\u00c4',(byte)'\u00e3'};
ByteToCharConverter converter =
ByteToCharConverter.getConverter(encoding);
char c[] = converter.convertAll(b);
for (int i = 0; i < c.length; i++) {
System.out.println(Integer.toHexString(c[i]));
}
结果是什么？0x4f60
如果encoding ="8859_1"，结果又是什么？0x00c4,0x00e3
如果代码改为
byte b[] = {(byte)'\u00c4',(byte)'\u00e3'};
ByteToCharConverter converter = ByteToCharConverter. getDefault();
char c[] = converter.convertAll(b);
for (int i = 0; i < c.length; i++) {
System.out.println(Integer.toHexString(c[i]));
}
结果将又是什么？根据平台的编码而定。

char ——〉byte：
String encoding = "gb2312";
char c[] = {'\u4f60'};
CharToByteConverter converter = CharToByteConverter.getConverter(encoding);
byte b[] = converter.convertAll(c);
for (int i = 0; i < b.length; i++) {
System.out.println(Integer.toHexString(b[i]));
}
结果是什么？0x00c4,0x00e3
如果encoding ="8859_1"，结果又是什么？0x3f
如果代码改为
String encoding = "gb2312";
char c[] = {'\u4f60'};
CharToByteConverter converter = CharToByteConverter.getDefault();
byte b[] = converter.convertAll(c);
for (int i = 0; i < b.length; i++) {
System.out.println(Integer.toHexString(b[i]));
}
结果将又是什么？根据平台的编码而定。
很多中文问题就是从这两个最简单的类派生出来的。而却有很多类不直接支持把encoding输入，这给我们带来诸多不便。很多程序难得用encoding了，直接用default的encoding，这就给我们移植带来了很多困难。

2.utf-8
utf-8是和unicode一一对应的，其实现很简单
7位的unicode: 0 _ _ _ _ _ _ _
11位的unicode: 1 1 0 _ _ _ _ _ 1 0 _ _ _ _ _ _
16位的unicode: 1 1 1 0 _ _ _ _ 1 0 _ _ _ _ _ _ 1 0 _ _ _ _ _ _
21位的unicode: 1 1 1 1 0 _ _ _ 1 0 _ _ _ _ _ _ 1 0 _ _ _ _ _ _ 1 0 _ _ _ _ _ _
大多数情况是只使用到16位以下的unicode:
"你"的gb码是：0xc4e3 ,unicode是0x4f60
0xc4e3的二进制：
1100 ，0100 ，1110 ，0011
由于只有两位我们按照两位的编码来排，但是我们发现这行不通，因为第７位不是0因此，返回"?"
0x4f60的二进制：
0100 ，1111 ，0110 ，0000
我们用utf-8补齐，变成：
1110 ，0100 ，1011 ，1101 ，1010 ，0000
e4--bd-- a0
于是返回：0xe4,0xbd,0xa0。

3.string和byte[]
string其实核心是char[],然而要把byte转化成string，必须经过编码。string.length()其实就是char数组的长度，如果使用不同的编码，很可能会错分，造成散字和乱码。
例如：
String encoding = “”;
byte [] b={(byte)'\u00c4',(byte)'\u00e3'};
String str=new String(b,encoding);　　
如果encoding=8859_1，会有两个字，但是encoding=gb2312只有一个字这个问题在处理分页是经常发生 。

4.Reader,Writer / InputStream,OutputStream
Reader和Writer核心是char，InputStream和OutputStream核心是byte。但是Reader和Writer的主要目的是要把char读/写InputStream/OutputStream。
例如：
文件test.txt只有一个"你"字，0xc4,0xe3
String encoding = "gb2312";
InputStreamReader reader = new InputStreamReader(new FileInputStream(
"text.txt"), encoding);
char c[] = new char[10];
int length = reader.read(c);
for (int i = 0; i < length; i++) {
System.out.println(c[i]);
}
结果是什么？你
如果encoding ="8859_1"，结果是什么？??两个字符，表示不认识。
反过来的例子自己做。

5.我们要对java的编译器有所了解 ：
javac ?encoding
我们常常没有用到encoding这个参数。其实encoding这个参数对于跨平台的操作是很重要的。如果没有指定encoding，则按照系统的默认encoding,gb平台上是gb2312，英文平台上是iso8859_1。
java 的编译器实际上是调用sun.tools.javac.main的类，对文件进行编译，这个类有compile函数中间有一个encoding的变量,- encoding的参数其实直接传给encoding变量。编译器就是根据这个变量来读取java文件的，然后把用utf-8形式编译成class文件。
例子代码：
String str = "你";
FileWriter writer = new FileWriter("text.txt");
write.write(str);
writer.close();

如果用gb2312编译，你会找到e4 bd a0的字段 ；
如果用8859_1编译， 00c4 00e3的二进制：
0000，0000 ，1100，0100 ，0000，0000 ，1110，0011
因为每个字符都大于7位，因此用11位编码：
1100，0001，1000，0100，1100，0011，1010，0011
c1-- 84--　c3--　 a3
你会找到c1 84 c3 a3 。

但是我们往往忽略掉这个参数，因此这样往往会有跨平台的问题：
样例代码在中文平台上编译，生成zhclass
样例代码在英文平台上编译，输出enclass
(1).　 zhclass在中文平台上执行ok,但是在英文平台上不行
(2). enclass在英文平台上执行ok,但是在中文平台上不行
原因：
(1). 在中文平台上编译后，其实str在运行态的char[]是0x4f60,　在中文平台上运行，filewriter的缺省编码是gb2312,因此 chartobyteconverter会自动用调用gb2312的converter,把str转化成byte输入到fileoutputstream 中，于是0xc4,0xe3放进了文件。
但是如果是在英文平台下，chartobyteconverter的缺省值是8859_1, filewriter会自动调用8859_1去转化str,但是他无法解释，因此他会输出"?"
(2). 在英文平台上编译后，其实str在运行态的char[]是0x00c4 0x00e3, 在中文平台上运行，中文无法识别，因此会出现??；
在英文平台上，0x00c4-->0xc4,0x00e3->0xe3，因此0xc4,0xe3被放进了文件。

6. 其它原因：
设置浏览器的显示编码，如果response的数据是utf8编码，显示将是乱码，但是乱码和上述原因还不一样。

7. 发生编码的地方 ：
? 从数据库到java程序 byte——〉char
? 从java程序到数据库 char——〉byte
? 从文件到java程序 byte——〉char
? 从java程序到文件 char——〉byte
? 从java程序到页面显示 char——〉byte
? 从页面form提交数据到java程序byte——〉char
? 从流到java程序byte——〉char
? 从java程序到流char——〉byte

谢志钢的解决方法：
我是使用配置过滤器的方法解决中文乱码的：

＜web-app>
＜filter>
＜filter-name>RequestFilter
＜filter-class>net.golden.uirs.util.RequestFilter
＜init-param>
＜param-name>charset
＜param-value>gb2312
＜/init-param>
＜/filter>
＜filter-mapping>
＜filter-name>RequestFilter
＜url-pattern>*.jsp
＜/filter-mapping>
＜/web-app>

public void doFilter(ServletRequest req, ServletResponse res,
FilterChain fChain) throws IOException, ServletException {
HttpServletRequest request = (HttpServletRequest) req;
HttpServletResponse response = (HttpServletResponse) res;
HttpSession session = request.getSession();
String userId = (String) session.getAttribute("userid");
req.setCharacterEncoding(this.filterConfig.getInitParameter("charset")); // 设置字符集？
实际上是设置了byte ——〉char的encoding
try {
if (userId == null || userId.equals("")) {
if (!request.getRequestURL().toString().matches(
".*/uirs/logon/logon(Controller){0,1}\\x2Ejsp$")) {
session.invalidate();
response.sendRedirect(request.getContextPath() +
"/uirs/logon/logon.jsp");
}
}
else { // 看看是否具有信息上报系统的权限
if (!net.golden.uirs.util.UirsChecker.check(userId, "信息上报系统",
net.golden.uirs.util.UirsChecker.ACTION_DO)) {
if (!request.getRequestURL().toString().matches(
".*/uirs/logon/logon(Controller){0,1}\\x2Ejsp$")) {
response.sendRedirect(request.getContextPath() +
"/uirs/logon/logonController.jsp");
}
}
}
}
catch (Exception ex) {
response.sendRedirect(request.getContextPath() +
"/uirs/logon/logon.jsp");
}
fChain.doFilter(req, res);
}

Reflection 是 Java 程序开发语言的特征之一，它允许运行中的 Java 程序对自身进行检查，或者说“自审”，并能直接操作程序的内部属性。例如，使用它能获得 Java 类中各成员的名称并显示出来。

Java 的这一能力在实际应用中也许用得不是很多，但是在其它的程序设计语言中根本就不存在这一特性。例如，Pascal、C 或者 C++ 中就没有办法在程序中获得函数定义相关的信息。

JavaBean 是 reflection 的实际应用之一，它能让一些工具可视化的操作软件组件。这些工具通过 reflection 动态的载入并取得 Java 组件(类) 的属性。

一个简单的例子

考虑下面这个简单的例子，让我们看看 reflection 是如何工作的。

import java.lang.reflect.*;

public class DumpMethods {

    public static void main(String args[]) {

        try {

            Class c = Class.forName(args[0]);

            Method m[] = c.getDeclaredMethods();

            for (int i = 0; i < m.length; i++)

            System.out.println(m[i].toString());

        }

        catch (Throwable e) {

            System.err.println(e);

        }

    }

}

按如下语句执行：

java DumpMethods java.util.Stack

它的结果输出为：

public java.lang.Object java.util.Stack.push(java.lang.Object)

public synchronized java.lang.Object java.util.Stack.pop()

public synchronized java.lang.Object java.util.Stack.peek()

public boolean java.util.Stack.empty()

public synchronized int java.util.Stack.search(java.lang.Object)

这样就列出了java.util.Stack 类的各方法名以及它们的限制符和返回类型。

这个程序使用 Class.forName 载入指定的类，然后调用 getDeclaredMethods 来获取这个类中定义了的方法列表。java.lang.reflect.Methods 是用来描述某个类中单个方法的一个类。

开始使用 Reflection

用于 reflection 的类，如 Method，可以在 java.lang.relfect 包中找到。使用这些类的时候必须要遵循三个步骤：第一步是获得你想操作的类的 java.lang.Class 对象。在运行中的 Java 程序中，用 java.lang.Class 类来描述类和接口等。

下面就是获得一个 Class 对象的方法之一：

Class c = Class.forName("java.lang.String");

这条语句得到一个 String 类的类对象。还有另一种方法，如下面的语句：

Class c = int.class;

或者

Class c = Integer.TYPE;

它们可获得基本类型的类信息。其中后一种方法中访问的是基本类型的封装类 (如 Integer) 中预先定义好的 TYPE 字段。

第二步是调用诸如 getDeclaredMethods 的方法，以取得该类中定义的所有方法的列表。

一旦取得这个信息，就可以进行第三步了——使用 reflection API 来操作这些信息，如下面这段代码：

Class c = Class.forName("java.lang.String");

Method m[] = c.getDeclaredMethods();

System.out.println(m[0].toString());

它将以文本方式打印出 String 中定义的第一个方法的原型。

在下面的例子中，这三个步骤将为使用 reflection 处理特殊应用程序提供例证。

模拟 instanceof 操作符

得到类信息之后，通常下一个步骤就是解决关于 Class 对象的一些基本的问题。例如，Class.isInstance 方法可以用于模拟 instanceof 操作符：

class A {}

public class instance1 {

    public static void main(String args[])

    {

        try {

            Class cls = Class.forName("A");

            boolean b1

              = cls.isInstance(new Integer(37));

            System.out.println(b1);

            boolean b2 = cls.isInstance(new A());

            System.out.println(b2);

        }

        catch (Throwable e) {

            System.err.println(e);

        }

    }

}

在这个例子中创建了一个 A 类的 Class 对象，然后检查一些对象是否是 A 的实例。Integer(37) 不是，但 new A() 是。

找出类的方法

找出一个类中定义了些什么方法，这是一个非常有价值也非常基础的 reflection 用法。下面的代码就实现了这一用法：

import java.lang.reflect.*;

public class method1 {

    private int f1(Object p, int x) throws NullPointerException

    {

        if (p == null)

            throw new NullPointerException();

        return x;

    }

    public static void main(String args[])

    {

        try {

            Class cls = Class.forName("method1");

            Method methlist[]

              = cls.getDeclaredMethods();

            for (int i = 0; i < methlist.length;

                i++) {

                Method m = methlist[i];

                System.out.println("name

                  = " + m.getName());

                System.out.println("decl class = " +

                                    m.getDeclaringClass());

                Class pvec[] = m.getParameterTypes();

                for (int j = 0; j < pvec.length; j++)

                    System.out.println("

                     param #" + j + " " + pvec[j]);

                Class evec[] = m.getExceptionTypes();

                for (int j = 0; j < evec.length; j++)

                    System.out.println("exc #" + j

                      + " " + evec[j]);

                System.out.println("return type = " +

                                         m.getReturnType());

                System.out.println("-----");

            }

        }

        catch (Throwable e) {

            System.err.println(e);

        }

    }

}

这个程序首先取得 method1 类的描述，然后调用 getDeclaredMethods 来获取一系列的 Method 对象，它们分别描述了定义在类中的每一个方法，包括 public 方法、protected 方法、package 方法和 private 方法等。如果你在程序中使用 getMethods 来代替 getDeclaredMethods，你还能获得继承来的各个方法的信息。

取得了 Method 对象列表之后，要显示这些方法的参数类型、异常类型和返回值类型等就不难了。这些类型是基本类型还是类类型，都可以由描述类的对象按顺序给出。

输出的结果如下：

name = f1

decl class = class method1

param #0 class java.lang.Object

param #1 int

exc #0 class java.lang.NullPointerException

return type = int

-----

name = main

decl class = class method1

param #0 class [Ljava.lang.String;

return type = void

-----
 
获取构造器信息

获取类构造器的用法与上述获取方法的用法类似，如：

import java.lang.reflect.*;

public class constructor1 {

    public constructor1()

    {

    }

    protected constructor1(int i, double d)

    {

    }

    public static void main(String args[])

    {

        try {

            Class cls = Class.forName("constructor1");

            Constructor ctorlist[]

                = cls.getDeclaredConstructors();

            for (int i = 0; i < ctorlist.length; i++) {

                Constructor ct = ctorlist[i];

                System.out.println("name

                  = " + ct.getName());

                System.out.println("decl class = " +

                                 ct.getDeclaringClass());

                Class pvec[] = ct.getParameterTypes();

                for (int j = 0; j < pvec.length; j++)

                    System.out.println("param #"

                        + j + " " + pvec[j]);

                Class evec[] = ct.getExceptionTypes();

                for (int j = 0; j < evec.length; j++)

                    System.out.println(

                      "exc #" + j + " " + evec[j]);

                System.out.println("-----");

            }

         }

         catch (Throwable e) {

             System.err.println(e);

         }

    }

}

这个例子中没能获得返回类型的相关信息，那是因为构造器没有返回类型。

这个程序运行的结果是：

name = constructor1

decl class = class constructor1

-----

name = constructor1

decl class = class constructor1

param #0 int

param #1 double

-----

获取类的字段(域)

找出一个类中定义了哪些数据字段也是可能的，下面的代码就在干这个事情：

import java.lang.reflect.*;

public class field1 {

    private double d;

    public static final int i = 37;

    String s = "testing";

    public static void main(String args[])

    {

        try {

            Class cls = Class.forName("field1");

            Field fieldlist[]

              = cls.getDeclaredFields();

            for (int i

              = 0; i < fieldlist.length; i++) {

                Field fld = fieldlist[i];

                System.out.println("name

                    = " + fld.getName());

                System.out.println("decl class = " +

                                fld.getDeclaringClass());

                System.out.println("type

                    = " + fld.getType());

                int mod = fld.getModifiers();

                System.out.println("modifiers = " +

                              Modifier.toString(mod));

                System.out.println("-----");

            }

         }

         catch (Throwable e) {

             System.err.println(e);

         }

     }

}

这个例子和前面那个例子非常相似。例中使用了一个新东西 Modifier，它也是一个 reflection 类，用来描述字段成员的修饰语，如“private int”。这些修饰语自身由整数描述，而且使用 Modifier.toString 来返回以“官方”顺序排列的字符串描述 (如“static”在“final”之前)。这个程序的输出是：

name = d

decl class = class field1

type = double

modifiers = private

-----

name = i

decl class = class field1

type = int

modifiers = public static final

-----

name = s

decl class = class field1

type = class java.lang.String

modifiers =

-----

和获取方法的情况一下，获取字段的时候也可以只取得在当前类中申明了的字段信息 (getDeclaredFields)，或者也可以取得父类中定义的字段 (getFields) 。

根据方法的名称来执行方法

文本到这里，所举的例子无一例外都与如何获取类的信息有关。我们也可以用 reflection 来做一些其它的事情，比如执行一个指定了名称的方法。下面的示例演示了这一操作：

import java.lang.reflect.*;

public class method2 {

    public int add(int a, int b)

    {

        return a + b;

    }

    public static void main(String args[])

    {

        try {

            Class cls = Class.forName("method2");

            Class partypes[] = new Class[2];

            partypes[0] = Integer.TYPE;

            partypes[1] = Integer.TYPE;

            Method meth = cls.getMethod(

              "add", partypes);

            method2 methobj = new method2();

            Object arglist[] = new Object[2];

            arglist[0] = new Integer(37);

            arglist[1] = new Integer(47);

            Object retobj

              = meth.invoke(methobj, arglist);

            Integer retval = (Integer)retobj;

            System.out.println(retval.intValue());

        }

        catch (Throwable e) {

            System.err.println(e);

        }

    }

}

假如一个程序在执行的某处的时候才知道需要执行某个方法，这个方法的名称是在程序的运行过程中指定的 (例如，JavaBean 开发环境中就会做这样的事)，那么上面的程序演示了如何做到。

上例中，getMethod 用于查找一个具有两个整型参数且名为 add 的方法。找到该方法并创建了相应的 Method 对象之后，在正确的对象实例中执行它。执行该方法的时候，需要提供一个参数列表，这在上例中是分别包装了整数 37 和 47 的两个 Integer 对象。执行方法的返回的同样是一个 Integer 对象，它封装了返回值 84。

创建新的对象

对于构造器，则不能像执行方法那样进行，因为执行一个构造器就意味着创建了一个新的对象 (准确的说，创建一个对象的过程包括分配内存和构造对象)。所以，与上例最相似的例子如下：

import java.lang.reflect.*;

public class constructor2 {

    public constructor2()

    {

    }

    public constructor2(int a, int b)

    {

        System.out.println(

          "a = " + a + " b = " + b);

    }

    public static void main(String args[])

    {

        try {

            Class cls = Class.forName("constructor2");

            Class partypes[] = new Class[2];

            partypes[0] = Integer.TYPE;

            partypes[1] = Integer.TYPE;

            Constructor ct

              = cls.getConstructor(partypes);

            Object arglist[] = new Object[2];

            arglist[0] = new Integer(37);

            arglist[1] = new Integer(47);

            Object retobj = ct.newInstance(arglist);

        }

        catch (Throwable e) {

            System.err.println(e);

        }

    }

}

根据指定的参数类型找到相应的构造函数并执行它，以创建一个新的对象实例。使用这种方法可以在程序运行时动态地创建对象，而不是在编译的时候创建对象，这一点非常有价值。

改变字段(域)的值

reflection 的还有一个用处就是改变对象数据字段的值。reflection 可以从正在运行的程序中根据名称找到对象的字段并改变它，下面的例子可以说明这一点：

import java.lang.reflect.*;

public class field2 {

    public double d;

    public static void main(String args[])

    {

        try {

            Class cls = Class.forName("field2");

            Field fld = cls.getField("d");

            field2 f2obj = new field2();

            System.out.println("d = " + f2obj.d);

            fld.setDouble(f2obj, 12.34);

            System.out.println("d = " + f2obj.d);

        }

        catch (Throwable e) {

            System.err.println(e);

        }

    }

}

这个例子中，字段 d 的值被变为了 12.34。

使用数组

本文介绍的 reflection 的最后一种用法是创建的操作数组。数组在 Java 语言中是一种特殊的类类型，一个数组的引用可以赋给 Object 引用。观察下面的例子看看数组是怎么工作的：

import java.lang.reflect.*;

public class array1 {

    public static void main(String args[])

    {

        try {

            Class cls = Class.forName(

              "java.lang.String");

            Object arr = Array.newInstance(cls, 10);

            Array.set(arr, 5, "this is a test");

            String s = (String)Array.get(arr, 5);

            System.out.println(s);

        }

        catch (Throwable e) {

            System.err.println(e);

        }

    }

}

例中创建了 10 个单位长度的 String 数组，为第 5 个位置的字符串赋了值，最后将这个字符串从数组中取得并打印了出来。

下面这段代码提供了一个更复杂的例子：

import java.lang.reflect.*;

public class array2 {

    public static void main(String args[])

    {

        int dims[] = new int[]{5, 10, 15};

        Object arr

          = Array.newInstance(Integer.TYPE, dims);

        Object arrobj = Array.get(arr, 3);

        Class cls =

          arrobj.getClass().getComponentType();

        System.out.println(cls);

        arrobj = Array.get(arrobj, 5);

        Array.setInt(arrobj, 10, 37);

        int arrcast[][][] = (int[][][])arr;

        System.out.println(arrcast[3][5][10]);

    }

}

例中创建了一个 5 x 10 x 15 的整型数组，并为处于 [3][5][10] 的元素赋了值为 37。注意，多维数组实际上就是数组的数组，例如，第一个 Array.get 之后，arrobj 是一个 10 x 15 的数组。进而取得其中的一个元素，即长度为 15 的数组，并使用 Array.setInt 为它的第 10 个元素赋值。

注意创建数组时的类型是动态的，在编译时并不知道其类型。

小结

Java reflection 非常有用，它使类和数据结构能按名称动态检索相关信息，并允许在运行着的程序中操作这些信息。Java 的这一特性非常强大，并且是其它一些常语言，如 C、C++、Fortran 或者 Pascal 等都不具备的。