Објектно орјентисано

програмирање

Владимир Филиповић

vladaf@matf.bg.ac.rs

Рефлексија и анотација

Владимир Филиповић

vladaf@matf.bg.ac.rs

Математички факултет (^) vladaf@matf.bg.ac.vladaf@matf.bg.ac.rs rs 3 / 51

Библиотека за рефлексију обезбеђује веома богат скуп алата за

писање програма који манипулишу Јава кодом на динамичан

начин.

Рефлексија се интензивно користи код Јава архитектуре за

компоненте која се назива JavaBeans. Када се дода нова класа током

дизајна или извршавања, RAD алати могу динамички да испитају

које су могућности новододате класе.

Рефлексија се може користи за:

Анализирање могућности класа током извршавања;
Истраживање објеката током извршавања;
Имплементацију генеричког кода за манипулацију са низовима;
Коришћење примерака класе Method који раде на сличан начин као

што у језику C++ раде показивачи на функцију.

Рефлексија (самоиспитивање)

Математички факултет (^) vladaf@matf.bg.ac.vladaf@matf.bg.ac.rs rs 4 / 51

Програм који анализира могућности класа назива се рефлексивни

програм.

Рефлексија је уведена у Јаву почев од верзије 1.1.

Сваки елеменат је или примитивног типа или референтног

(објектног) типа. Сви референтни типови наслеђују класу

java.lang.Object.

Класе, енумератори, низови и интерфејси су референтног типа.

Постоји фиксиран скуп примитивних типова: boolean, byte, short,

int, long, char, float и double.

Примери референтних типова су java.lang.String, све класе-омотачи

за примитивне типове као што су java.lang.Double, интерфејс

java.io.Serializable и енумератор javax.swing.SortOrder.

Рефлексија ( 2 )

Математички факултет (^) vladaf@matf.bg.ac.vladaf@matf.bg.ac.rs rs 5 / 51

За сваки претходно побројани елемент тј. тип, Јава виртуална

машина формира немутирајући примерак класе java.lang.Class, који

обезбеђује методе за истраживање run-time особина објекта,

укључујући информације о пољима, методама и типовима.

Примерак класе Class такође обезбеђује и могућност да се „у лету“

креирају нове класе и објекти.

Може се рећи да ова класа представља улазну тачку за цео

Reflection API. Осим класе java.lang.reflect.ReflectPermission, ниједна

од класа из пакета java.lang.reflect нема јавне конструкторе. Дакле, да

би се приступило класама у том палету, неопходно је да се позову

одговорајући методи над објектима класе Class.

Испитивање типа

Математички факултет (^) vladaf@matf.bg.ac.vladaf@matf.bg.ac.rs rs 6 / 51 Референца на објекат типа Class се може добити позивом метода getClass над примерком дате класе: Class c = mystery.getClass(); Алтернативно, до ње се може доћи коришћењем поља class над самом класом: Class c = mysteryClass.class; Или позивом метода forName коме је прослеђено име класе: Class c = Class.forName(“mysteryClass”); Референца на објекат типа Class која представља надкласу датог Class објекта: Class s = c.getSuperclass(); Одређивање имена класе: String s = c.getName(); Одређивање интерфејса који имплементира дата класа: Class[] interfaces = c.getInterfaces(); Одређивање поља дате класе: Field[] fields = c.getFields(); Одређивање метода дате класе: Method[] methods = c.getMethods();

Испитивање типа ( 2 )

Математички факултет (^) vladaf@matf.bg.ac.vladaf@matf.bg.ac.rs rs 7 / 51

Пример.

Class c = “foo”.getClass();

Class c 2 = System.console().getClass();
enum E { A, B };
Class c 3 = A.getClass();
byte[] bytes = new byte[ 1024 ];
Class c 4 = bytes.getClass();

Пример.

boolean b;
Class c = b.getClass(); // compile-time error
Class c 2 = boolean.class; // correct

Пример.

Class c = Class.forName("com.duke.MyLocaleServiceProvider");
Class cDoubleArray = Class.forName("[D"); // double[].class
Class cStringArray = Class.forName("[[Ljava.lang.String;");

Испитивање типа (3)

Математички факултет (^) vladaf@matf.bg.ac.vladaf@matf.bg.ac.rs rs 8 / 51

Пример. Илуструје како испитати које класе наслеђује и интерфејсе

имплементира дата класа.

public static void showType(String className) throws ClassNotFoundException {

Class thisClass = Class.forName(className);

String flavor = thisClass.isInterface()?

“interface” : “class”;

System.out.println(flavor + “ “ + className);

Class parent = thisClass.getSuperclass();

if (parent != null) {

System.out.println(“extends “ + parent.getName());

}

Class[] interfaces = thisClass.getInterfaces();

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

System.out.println(“implements “ + interfaces[i].getName());

}

Испитивање типа ( 4 )

Математички факултет (^) vladaf@matf.bg.ac.vladaf@matf.bg.ac.rs rs 9 / 51

Приликом извршавања претходног примера добијају се следећи

резултати:

class java.lang.Object

class java.util.HashMap

extends java.util.AbstractMap

implements java.util.Map

implements java.lang.Cloneable

implements java.io.Serializable

class Point

extends java.lang.Object

Испитивање типа ( 5 )

Математички факултет (^) vladaf@matf.bg.ac.vladaf@matf.bg.ac.rs rs 10 / 51

Пример. Илуструје како испитати које методе садржи дата класа.

static void showMethods(Object o) { Class c = o.getClass(); Method[] theMethods = c.getMethods(); for (int i = 0 ; i < theMethods.length; i++) { String methodString = theMethods[i].getName(); System.out.println(“Name: “ + methodString); System.out.println(“ Return Type: “ + theMethods[i].getReturnType().getName()); Class[] parameterTypes = theMethods[i].getParameterTypes(); System.out.print(“ Parameter Types:”); for (int k = 0 ; k < parameterTypes.length; k ++) { System.out.print(“ “ + parameterTypes[k].getName()); } System.out.println(); } }

Испитивање типа (6)

Математички факултет (^) vladaf@matf.bg.ac.vladaf@matf.bg.ac.rs rs 11 / 51

Позивом претходно дефинисаног метода, тј извршењем кода:

Polygon p = new Polygon();
showMethods(p);

Добија се излаз следећег облика:

Name: equals
Return Type: boolean
Parameter Types: java.lang.Object
Name: getClass
Return Type: java.lang.Class
Parameter Types:
Name: intersects
Return Type: boolean
Parameter Types: double double double double

.

Испитивање типа ( 7 )

Математички факултет (^) vladaf@matf.bg.ac.vladaf@matf.bg.ac.rs rs 12 / 51

Хијерархија класа и интерфејса које се односе на типове.

Класе за рефлексију

Математички факултет (^) vladaf@matf.bg.ac.vladaf@matf.bg.ac.rs rs 13 / 51 java.lang.Class Примерци класе Class представљају класе и интерфејсе у Јава апликацији која се извршава. Дакле, тип сваког објекта крираног током рада Јава апликације представљен је са примерком класе Class.

static Class forName(String className) враће Class објекат који представља класу са именом className.
Object newInstance() враће нови примерак класе описане датим Class објектом.
Field[] getFields()
Field[] getDeclaredFields() getFields враће низ Field објеката који садржи јавна поља дате класе и њених надкласа; getDeclaredField враће низ Field објеката за сва поља декларисана у класи описаној датим Class објектом.
Method[] getMethods()
Method[] getDeclaredMethods() враће низ Method објеката: getMethods враћа јавне методе и садржи и наслеђене методе; getDeclaredMethods враће све методе класе описане датим Class објектом или интерфејса, али резултат не садржи наслеђене методе.

Класе за рефлексију (2)

Математички факултет (^) vladaf@matf.bg.ac.vladaf@matf.bg.ac.rs rs 14 / 51 java.lang.Class

Constructor[] getConstructors()
Constructor[] getDeclaredConstructors() 1. враће низ Constructor објеката који садржи све јавне контрукторе (код метода getConstructors) или све конструкторе (код метода getDeclaredConstructors) класе која је представљена датим Class објектом.
T newInstance() враће нови примерак класе који је креиран подразумеваним конструктором.
T cast(Object obj) враће obj ако је null или ако може бити конвертован у тип T, иначе избацује изузетак BadCastException.
T[] getEnumConstants() враће низ који садржи све енумерисане вредности уколико је T енумерисаног типа, иначе враће null.
Class<? super T> getSuperclass() враће надкласу дате класе, или null ако T није класа или је Т класа Object.

Класе за рефлексију ( 3 )

Математички факултет (^) vladaf@matf.bg.ac.vladaf@matf.bg.ac.rs rs 15 / 51 java.lang.Class

Constructor getConstructor(Class... parameterTypes)
Constructor getDeclaredConstructor(Class... parameterTypes) одређује јавни конструктор или конструктор са датим типовима параметара.
Field getField(String name)
Field[] getFields() враће јавно поље са датим именом или низ свих поља.
Field getDeclaredField(String name)
Field[] getDeclaredFields() враће поље које је декларисано у датој класи и које има име name, или низ свих поља, при чему је поље описано примерком класе java.lang.reflect.Field.

Класе за рефлексију ( 4 )

Математички факултет (^) vladaf@matf.bg.ac.vladaf@matf.bg.ac.rs rs 16 / 51 java.lang.reflect Пакет који садржи класе и интерфејсе за подршку рефлексији. java.lang.reflect. Member Интерфејс који одсликава идентификујуће информације о члану класе (пољу, методу или конструктору). java.lang.reflect.Method Имплементира интерфејс Member. Ова класа обезбеђује информације о методу, као и приступ том методу (било да се ради о методу класе или методу интерфејса, било да се ради о статичком методу или методу примерка).

public Object invoke(Object implicitParameter, Object[] explicitParameters) позива метод који је описан са датим Method објектом, тако што му проследи дате параметре и као резултат врати резултат извршења метода. Ако се позива статички метод, онда се као имплицитни параметар прослеђује вредност null. Ако су параметри примитивног типа, тада се прослеђују вредности објеката омотача. Ако метод враће вредност примитивног типа, тада је потребно да се та вредност „размота “, тј. да се издвојити из објекта-омотача који враће метод invoke.

Класе за рефлексију ( 5 )

Математички факултет (^) vladaf@matf.bg.ac.vladaf@matf.bg.ac.rs rs 17 / 51 java.lang.reflect.Method

Class getDeclaringClass() враће примерак класе Class за класу у којој је дефинисан овај метод.
Class[] getExceptionTypes() враће низ објеката типа Class, који представљају типове изузетака које може избацити овај метод.
int getModifiers() враће цео број који описује модификаторе овог метода. За анализу враћене вредности користе се методе дефинисане у класи Modifier.
String getName() враће ниску која представља име метода.
Class[] getParameterTypes() враће низ Class објеката који представља типове параметара за метод.
Class getReturnType() враће примерак класе Class који представља тип који враће дати метод.

Класе за рефлексију ( 6 )

Математички факултет (^) vladaf@matf.bg.ac.vladaf@matf.bg.ac.rs rs 18 / 51 java.lang.reflect.Field Класа Field имплеметира интерфејс Member. Она обезбеђује информације о једном пољу – било статичком пољу, било пољу примерка. Она такође обезбеђује и динамички приступ пољу, тј. очитавање и модификацију његовог садржаја.

Object get(Object obj) враће вредност поља које је описано Field објектом obj.
void set(Object obj, Object newValue) поставља вредност поља описаног Field објектом obj на вредност newValue.
Class getDeclaringClass() враће примерак класе Class за класу која садржи ово поље.
int getModifiers() враће цео број који описује модификаторе овог поља.
String getName() враће ниску која представља име поља.

java.lang.reflect.Package Објекти примерци ове класе садрже информације о имплементацији и спецификацији Јава пакета.

Класе за рефлексију ( 7 )

Математички факултет (^) vladaf@matf.bg.ac.vladaf@matf.bg.ac.rs rs 19 / 51 java.lang.reflect.Constructor Имплементира интерфејс Member. Ова класа обезбеђује информације и приступ конкретном конструктору класе.

Оbject newInstance(Object[] args) креира нови примерак класе.
T newInstance(Object… parameters) креира нови примерак класе конструисан са датим параметрима.
Class getDeclaringClass() враће примерак класе Class за класу у којој је дефинисан дати конструктор.
Class[] getExceptionTypes() враће низ објеката типа Class, који представљају типове изузетака које може избацити овај конструктор.
int getModifiers() враће цео број који описује модификаторе овог конструктора. За анализу враћене вредности користе се методе дефинисане у класи Modifier.
String getName() враће ниску која представља име конструктора.
Class[] getParameterTypes() враће низ Class објеката који представља типове параметара за конструктор.

Класе за рефлексију (8)

Математички факултет (^) vladaf@matf.bg.ac.vladaf@matf.bg.ac.rs rs 20 / 51 java.lang.reflect.Modifier Ова класа обезбеђује статичке методе и константе ѕа декодирање модификатора. Скуп модификатора је енкодиран као цео број где различити битови указују да ли је у скуп укључен дати модификатор, или не.

static String toString(int modifiers) враће ниску са модификаторима који одговарају скупу представљеном помоћу битова.
static boolean isAbstract(int modifiers)
static boolean isFinal(int modifiers)
static boolean isInterface(int modifiers)
static boolean isNative(int modifiers)
static boolean isPrivate(int modifiers)
static boolean isProtected(int modifiers)
static boolean isPublic(int modifiers)
static boolean isStatic(int modifiers)
static boolean isStrict(int modifiers)
static boolean isSynchronized(int modifiers)
static boolean isVolatile(int modifiers) тестира одговарајући бит од modifiers који одговара датом модификатору.

Класе за рефлексију ( 9 )

Математички факултет (^) vladaf@matf.bg.ac.vladaf@matf.bg.ac.rs rs 21 / 51 java.lang.reflect.AccessibleObject Надкласа класе Field. Помоћу ње се дефинише могућност приступа објекту.

void setAccessible(boolean flag) поставља маркер доступности за објекат на који се примењује рефлексија. Вредност аргумента true указује да је искључена провера приступа од стране језика Јава и да се могу испитивати и подешавати чак и приватне особине објекта.
boolean isAccessible() враће маркер доступности за објекат на који се примењује рефлексија.
static void setAccessible(AccessibleObject[] array, boolean flag) погодан метод за постављање маркера доступности flag за читав низ објеката.

Класе за рефлексију ( 10 )

Математички факултет (^) vladaf@matf.bg.ac.vladaf@matf.bg.ac.rs rs 22 / 51 public static void traverse(Object o){ for (int n = 0 ; ; o = o.getClass()) { System.out.println(“L”+ ++n + “: “ + o + “.getClass() = “ + o.getClass()); if (o == o.getClass()) break; } } public static void main(String[] args){ traverse(new Integer(3)); } L 1 : 3 .getClass() = class java.lang.Integer L 2 : class java.lang.Integer.getClass() = class java.lang.Class L 3 : class java.lang.Class.getClass() = class java.lang.Class

Испитивање хијерархије

Математички факултет (^) vladaf@matf.bg.ac.vladaf@matf.bg.ac.rs rs 23 / 51 java.lang.reflect.Array

static Object get(Object array, int index)
static xxx getXxx(Object array, int index) (xxx је један од примитивних типова boolean, byte, char, double, float, int, long, short.) Ови методи враћу вредност датог низа која се налази на датој позицији index.
static void set(Object array, int index, Object newValue)
static setXxx(Object array, int index, xxx newValue) (xxx је један од примитивних типова boolean, byte, char, double, float, int, long, short.) Ови методи смештају нову вредност newValue у дати низ на дату позицију index.
static int getLength(Object array) враће дужину датог низа.
static Object newInstance(Class componentType, int length)
static Object newInstance(Class componentType, int[] lengths) враће нови низ чије су компоненте датог типа componentType, а чија је димензија одређена другим аргументом.

Рефлексија и низови

Математички факултет (^) vladaf@matf.bg.ac.vladaf@matf.bg.ac.rs rs 24 / 51

Пример. Илуструје како се креира и манипулише низовима

чије димензије нису познате до извршења програма.

public static void testArray()
{
Class cls = String.class;
int i= 10 ;
Object arr = Array.newInstance(cls, i);
Array.set( arr, 5 , "this is a test");
String s = (String) Array.get(arr, 5 );
System.out.println(s);
}

Рефлексија и низови (2)

Математички факултет (^) vladaf@matf.bg.ac.vladaf@matf.bg.ac.rs rs 25 / 51

Пример. Приликом извршавања следећег кода:

Employee e;
e = new MonthlyEmployee();
Class c = e.getClass();
System.out.println("class of e = " + c.getName());
e = new HourlyEmployee();
c = e.getClass();
System.out.println("class of e = " + c.getName());

добија се следећи резултат:

class of e = MonthlyEmployee
class of e = HourlyEmployee

Рефлексија и динамичко

повезивање

Математички факултет (^) vladaf@matf.bg.ac.vladaf@matf.bg.ac.rs rs 26 / 51

Пример. Приликом извршавања следећег кода:

Employee e;

e = new MonthlyEmployee();

Class c = e.getClass();

c = c.getSuperclass();

System.out.println(“base class of e = “ + c.getName());

c = c.getSuperclass();

System.out.println(“base of base class of e = “ + c.getName());

добија се следећи излаз:

base class of e = Employee base of base class of e = java.lang.Object

Рефлексија и динамичко

повезивање ( 2 )

Математички факултет (^) vladaf@matf.bg.ac.vladaf@matf.bg.ac.rs rs 27 / 51

Уочава се да на излазу нису приказана поља која нису јавна.

Метод getDeclaredFields враће сва поља која су декларисана у класи,

али искључује поља наслеђена из надкласа.

Field fields[] = c.getFields();
for(int i = 0; i < fields.length; i++) {
System.out.print(fields[i].getName() + "= ");
System.out.println(fields[i].getInt(e));
}

e је примерак класе
Employee или њене
подкласе

На излазу се добија :
number= 111
level= 12

Читање вредности за поља

Математички факултет (^) vladaf@matf.bg.ac.vladaf@matf.bg.ac.rs rs 28 / 51

Пример. Увећање вредности поља level објекта е за 1 се постиже

следећом секвенцом наредби:

Employee e;

e = new MonthlyEmployee();

Class c = e.getClass();

Field f = c.getField(“level”);

f.setInt(e,f.getInt(e)+ 1 );

Постављање вредности за поља

Математички факултет (^) vladaf@matf.bg.ac.vladaf@matf.bg.ac.rs rs 29 / 51

Пример. Приликом извршавања следећег кода:

Employee e;
e = new MonthlyEmployee();
Class c = e.getClass();
int m = c.getModifiers();
if (Modifier.isPublic(m))
System.out.println("public");
if (Modifier.isAbstract(m))
System.out.println("abstract");
if (Modifier.isFinal(m))
System.out.println("final");

добија се следећи излаз:

public final

Испитивање модификатора

Математички факултет (^) vladaf@matf.bg.ac.vladaf@matf.bg.ac.rs rs 30 / 51

Може се позвати метод објекта тј. примерка дате класе, у ком

случају се при позиву морају проследити и имплицитни и

експлицитни аргументи.

Пример. Позив метода print објекта е се постиже следећом

секвенцом наредби:

Employee e = new HourlyEmployee();

Class c = e.getClass();

Method m = c.getMethod(“print”, null);

m.invoke(e, null);

Као резултат, на излазу се добија:

I’m a Hourly Employee

Позив метода примерка

Математички факултет (^) vladaf@matf.bg.ac.vladaf@matf.bg.ac.rs rs 31 / 51

За позивање конструктора са аргументима, потребно је користити

класу Constructor:

Constructor c = … Object newObject = c.newInstance( Object[] initArguments )

Пример. Нека је класа UniversalPrinter дефинисана на следећи начин:

class UniversalPrinter { public void print(String empType) { Class c = Class.forName(empType); Employee emp = (Employee ) c.newInstance(); emp.print(); } }

Шта је резултат извршавања следећег кода?

UniversalPrinter p = new UniversalPrinter(); String empType; empType = “HourlyEmployee”; p.print(empType); empType = “MonthlyEmployee”; p.print(empType);

Динамичко креирање објекта

Математички факултет (^) vladaf@matf.bg.ac.vladaf@matf.bg.ac.rs rs 32 / 51

Током извршавања Јава програма, JVM учитава бајт-код тј. class

датотеке и креира објекте који представљају те класе.

Објекат који представља класу садржи име (поље типа String), листу

поља (свако је типа Field), листу метода…

class Field { String name; Class type; Class clazz; int offset;

Object get(Object obj) { if (clazz.isInstance(obj)) { f = ((char*)obj) + offset; return (type.primitive = TRUE? wrap(f) : (Object)f); } } }

class Class {
String name;
Field[] fields;
Method[] methods;
boolean primitive;
bool isInstance...
Object newInstance..
}

Имплементација Јава рефлексије

Математички факултет (^) vladaf@matf.bg.ac.vladaf@matf.bg.ac.rs rs 33 / 51

Рефлексија је искључиво самоиспитивање
- Није могуће додати/модификовати поља (тј. мењати

структуру класе)

Није могуће додати/модификовати методе (тј. мењати

понашање)

Преко рефлексије није доступна имплементација
- Рефлексијом се не одсликава програмерска логика
Велики утицај на перформансе
- Код је много спорији него у случају када се иста

операција реализује директним путем…

Резултујући код је веома комплексан