Любое приведение типов от базового к порожденному (нисходящее преобразование типов, downcasting ) выполняется с динамическим контролем корректности типа.

Так, пусть у нас есть класс Base :

class Base { ... int f(); ... }

И от него порождены классы Derived1 , Derived2 Derived3 . В программе мы строим объекты этих классов и заносим их в список ArrayList . Далее мы хотим пройти по этим объектам и вызвать для каждого из них метод f() . Это будет выглядеть примерно так.

Где-то в программе у нас описан ArrayList .

ArrayList list;

В другой точке программы

... Iterator iter = list.iterator(); 
 while ( iter.hasNext() ) { 
 ((Base)iter.next()).f();
 }

Здесь метод next интерфейса Iterator возвращает Object . Но мы знаем, что в списке находятся объекты классов Derived1 , Derived2 и Derived3 , базовым классом для которых является Base . Мы не можем вызвать f() для Object . Поэтому мы приводим его к Base и вызываем f() .

Это шаблонный пример применения полиморфизма. Но самое главное, что нельзя забывать, это то, что в данном случае, как и в других подобных случаях, во время выполнения программы будет выполняться динамический контроль типов. Если в списке окажется объект какого-то другого класса, для которого Base не является базовым, то в процессе выполнения возникнет исключение ClassCastException .

Кроме того, динамические средства контроля типов в данной ситуации обеспечат вызов нужного метода f() . Мы ничего не говорили о классах Derived1 , Derived2 и Derived3 . Но в любом из них мы можем переопределить ( override ) метод f() . При этом в данном фрагменте для каждого объекта из списка будет вызван метод f() его класса. И нам не нужно предпринимать для этого никаких специальных мер.

Объекты класса Class создаются для каждого используемого в программе класса при первом доступе к нему. Первым доступом к классу может быть создание экземпляра класса или обращение к статическому методу или полю. Есть также и другие варианты в рамках механизма RTTI.

Имея доступ к объекту класса Class , соответствующему некоторому классу, можно создать экземпляр этого класса, получить имя класса и извлечь много различной другой информации о классе.

Обратимся к документации. Пакет java.lang класс Class .

Первое, на что следует обратить внимание, это отсутствие public конструкторов и описание самого класса:

public final class 
        
Class






        

Это означает, что мы не можем ни унаследовать этот класс, ни явно создавать объекты этого класса. Класс Class устроен так, что нельзя создать более одного объекта для каждого класса. Виртуальная машина Java (VM) создает такой объект автоматически при первом обращении к классу.

Есть несколько способов получить этот объект для данного класса.

• При помощи статического метода класса Class

  public static Class forName(String className)  
   throws ClassNotFoundException
  

• При помощи синтаксической конструкции, называемой литералы объектов класса Class .
• При помощи метода getClass класса Object .

В первом случае нам нужно знать полное имя класса. Во втором, класс должен быть доступен в данном java-файле (при помощи оператора import ). Последний вариант может быть использован для получения объекта класса Class по объекту некоторого класса.

Можно применять любой из этих способов, в зависимости от того, что нам доступно в данной точке программы. Но при прочих равных условиях лучше отдать предпочтение второму из указанных способов — использованию литералов объектов класса Class .

Литералы объектов класса Class

<Имя класса>.class

ArrayList.class

Иногда в программе необходимо определить или проверить тип объекта. Чаще всего такая необходимость возникает при проведении нисходящего преобразования классов ( downcasting ) для того, чтобы проверить допустимость такого преобразования.

Один из таких способов мы уже рассматривали на 8-м занятии. Это операция instanceof .

Другой способ является следствием рассмотренного выше материала по классу Class .

Третий способ состоит в использовании метода isInstance класса Class .

Рассмотрим и сравним эти способы.

На 8-м занятии мы рассматривали такой пример

Issue[] catalog = new Issue[] { 
 new Journal("Play Boy"), 
 new Newspaper("Спид-Инфо"), 
 new Book("Война и мир",
"Л.Толстой"), 
}; 
. . . 
    for(int i = 0; 
     i < catalog.length; i++) { 
      if (catalog[i] instanceof Book ) 
       ((Book) catalog[i]).printAuthors(System.out);
           catalog[i].printName(System.out); }

В этом примере операция instanceof использована для выделения частного случая, когда печатное издание является книгой, и вывода на печать списка авторов книги.

Как видно из примера, левым операндом операции instanceof является объект, правым — класс.

Еще один способ сравнения состоит в сравнении объектов класса Class . Поскольку для каждого класса такой объект присутствует в единственном числе, то, получив две ссылки на объект класса Class , их можно просто сравнить на равенство. В приведенном примере это могло бы выглядеть так:

if ( catalog[i].getClass() == Book.class )

Однако этот способ сравнения отличается от сравнения с использованием instanceof . В частности, в данном примере он применим только в том случае, если класс Book не имеет наследников. Если же представить, что у класса Book есть наследники (например, Fantasy и DetectiveStory ), то для объектов этих классов проверка

if ( catalog[i].getClass() == Book.class )

не сработает и список авторов не отпечатается. Это связано с тем, что catalog[i].getClass() для объекта класса Fantasy или DetectiveStory выдаст объект Class , отличный от объекта Book.class .

В то же время проверка

if ( catalog[i] instanceof Book )

(т.е. с применением операции instanceof ) отработает корректно, поскольку эта операция работает с учетом наследования классов.

Это отличие описанных выше способов сравнения нужно учитывать. Чаще всего нам требуется то, что делает instanceof , и лишь в редких случаях нас может интересовать точное сравнение классов, которое можно выполнить сравнивая ссылки на объекты класса Class .

И, наконец, есть вариант сравнения с использованием метода isInstance класса Class . По своей семантике этот способ ничем не отличается от применения операции instanceof . Их отличия чисто синтаксические. Так, для нашего примера применение isInstance выглядело бы так

if ( Book.class.isInstance(catalog[i]) )

Вернемся к документации по классу Class . Среди методов данного класса есть метод newInstance .

public Object newInstance() throws InstantiationException, IllegalAccessException

Этот метод позволяет порождать объект того класса, для которого создан данный объект Class . Правда при этом применяется конструктор по умолчанию ( использование других конструкторов рассмотрим далее ).

Для знакомства с данным методом рассмотрим пример.

Файл NewInstanceDemo.java :

// NewInstanceDemo.java
// Демонстрация работы метода Class.newInstance

import java.awt.*;
import java.awt.event.*;
import javax.swing.*;

public class NewInstanceDemo extends JFrame {

    private JTextField fld = new JTextField(30);
    private JTextArea  msg = new JTextArea(8, 40);

    NewInstanceDemo() { 
     super("Демонстрация работы метода Class.newInstance");

     try  {
       UIManager.setLookAndFeel(UIManager.getSystemLookAndFeelClassName());
     }
     catch(Exception e) {
     }

     setSize(500, 250);
     Container c = getContentPane();
     JPanel pn = new JPanel();
     c.add(pn, BorderLayout.NORTH);
     pn.add(new Label("Имя класса"));
     pn.add(fld);
     fld.addActionListener(new ActionListener() {
         public void actionPerformed(ActionEvent evt) {
             createObject();
         }
     });
     JScrollPane pane = new JScrollPane(msg);
     c.add(pane, BorderLayout.CENTER);
     WindowListener wndCloser = new WindowAdapter() {
       public void windowClosing(WindowEvent e) {
         System.exit(0);
       }
     };
     addWindowListener(wndCloser);
         
     setVisible(true);
    }

    void createObject() {
        String className = fld.getText();
        try {
            Class cls = Class.forName(className);
            Object obj = cls.newInstance();
            msg.append("Создан объект класса "+className+":\n");
            msg.append(obj.toString()+"\n");
        } catch (Exception ex) {
            msg.append("Ошибка при создании объекта класса
"+className+":\n");
            msg.append(ex.toString()+"\n");
        }
    }

    public static void main(String args[]) {
        new NewInstanceDemo();
    }

}

Это диалоговая программа с текстовым полем для ввода имени класса и текстовой областью для вывода результатов создания объектов класса с использованием метода newInstance .

Оттранслируем и запустим программу. Сделаем несколько тестов. Ниже на рис. представлены результаты тестирования.

В качестве имен классов в данном тесте вводились 5 строк: abc , String , java.lang.String , java.lang.Integer и javax.swing.JLabel . Разберемся со случаями неудачных тестов.

• abc — нет такого класса.
• String — нужно задавать полное имя класса с указанием пакета.
• java.lang.Integer — для данного класса не существует конструктора по умолчанию.

Данная программа демонстрирует работу методов forName и newInstance . Основные десйствия программы сосредоточены в методе createObject . Этот метод сначала выбирает имя класса, введенное пользователем, из текстового поля. Потом, в блоке try , при помощи метода forName получает ссылку на объект Class для данного класса и создает объект этого класса методом newInstance .

Как метод forName , так и метод newInstance могут генерировать исключения. Пример тестирования, приведенный на рис., демонстрирует это. При вводе имен abc и String исключение ClassNotFoundException возникло в методе forName . При вводе java.lang.Integer возникло исключение InstantiationException в методе newInstance .

Мы рассмотрели базовые возможности RTTI. Нам осталось рассмотреть наиболее сложную часть RTTI — рефлексию .