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• Die folgenden Notizen sind eine Zusammenfassung der Informationen zur Java-Reflektion aus den bereitgestellten Folien.

Einführung

• Java-Reflektion erlaubt die Analyse und Modifikation von Klassen, Methoden und Feldern zur Laufzeit.
• Dies ermöglicht dynamische Komposition von Anwendungen und den Aufruf von Funktionalität in entfernten Adressräumen.
• Im Gegensatz zu C, wo die Programmelemente zur Kompilierzeit festgelegt werden, ermöglicht Java eine späte bzw. dynamische Bindung.
• Java nutzt weitgehend die dynamische Bindung für Methoden und Variablen, außer für statische, private oder finale Elemente, die zur Kompilierzeit gebunden werden.
• RTTI (Run-Time Type Identification) ermöglicht die Ermittlung der Klassenzugehörigkeit mittels Basisreferenz und stellt die Typkompatibilität sicher.

Dynamischer Polymorphismus

• Java unterstützt dynamischen Polymorphismus, bei dem die konkrete Methode zur Laufzeit dynamisch aufgelöst wird.

Ziele der Reflektion

• Nutzung von Klassen, die dem Compiler nicht vorliegen.
• Analyse des strukturellen Aufbaus von Modulen, Packages, Klassen und Instanzen durch "reflexive Erkundung".
• Initiierung von Instanzen und Modifikation des Zustandes.

Core Reflection API

• Kernbestandteil ist die Core Reflection API im Package java.lang.reflect.
• Diese API unterstützt die Laufzeitinspektion und -manipulation von Klassen und Objekten.

Klasse Object

• java.lang.Object bildet die Wurzel der Klassenhierarchie in Java.
• Jedes Objekt besitzt eine Referenz im Object Header, welche auf die typspezifische Beschreibung der Klasse im Metaspace verweist.
• Mittels Object.getClass() kann ein Klassenobjekt (vom Typ java.lang.Class) bezogen werden.

Klasse Class

• Die Klasse java.lang.Class<T> repräsentiert eine Metaklasse, die Informationen über andere Klassen liefert.
• Sie erlaubt das dynamische Laden von Klassen und Erzeugen von Instanzen.

Methoden der Klasse Class

• forName(String className): Gibt das Class-Objekt zum angegebenen Klassennamen zurück.
• getSuperclass(): Gibt die Superklasse zurück.
• getInterfaces(): Gibt die Interfaces zurück.
• getName(): Gibt den Namen der Klasse zurück.
• getConstructors(): Gibt die Konstruktoren zurück.
• getMethods(): Gibt die Methoden zurück.
• getFields(): Gibt die Felder zurück.

Klassen Constructor, Method, Field

• Dies sind Repräsentationen von Konstruktoren, Methoden und Feldern einer Klasse.
• Sie erlauben den Zugriff auf die Struktur und das Verhalten von Klassen.
• Alle drei Klassen implementieren das Member-Interface.

Methoden zur Analyse von Konstruktoren und Methoden

• getParameterTypes(): Liefert die Parametertypen eines Konstruktors oder einer Methode.
• getReturnType(): Liefert den Rückgabetyp einer Methode.

Umgang mit primitiven Datentypen

• Für jeden primitiven Datentyp gibt es eine entsprechende Wrapper-Klasse (z.B. Integer für int).
• Wrapper-Klassen bieten Methoden zur Konvertierung und weitere nützliche Funktionen.

Konstante TYPE der Wrapper-Klassen

• Jede Wrapper-Klasse besitzt eine Konstante TYPE, die das Class-Objekt des primitiven Typs repräsentiert (z.B. Integer.TYPE für int).

Zugriff und Modifikation

• Reflection ermöglicht den Zugriff auf und die Modifikation von Instanzobjekten.
• Die Field-Klasse bietet Methoden wie get(), set(), getTYPE() und setTYPE() zum Lesen und Schreiben von Feldwerten.
• Java's Zugriffskontrolle wird berücksichtigt, kann aber durch entsprechende Berechtigung übersteuert werden.

Instanziierung und Methodenaufruf

• Constructor- und Method-Klassen bieten Methoden wie newInstance() und invoke(), um Instanzen zu erzeugen und Methoden aufzurufen.
• die Methoden können gezielt durch den Aufruf mit dem entsprechenden Klassentypen spezifiziert werden

Arrays

• Arrays sind spezielle Objekte in Java mit eigener API zur Erzeugung und Manipulation.
• Die Klasse java.lang.reflect.Array bietet Methoden zur Erzeugung von Arrays (newInstance()) und zum Zugriff auf Array-Elemente (get(), set()).
• Methoden der Klasse Class wie isArray() und getComponentType() werden genutzt, um bestehende Arrays zu untersuchen..

Proxys

• Proxys sind Stellvertreterobjekte, die den Zugriff auf ein anderes Objekt kontrollieren.
• Es wird unterschieden zwischen statischen und dynamischen Proxys.

Dynamische Proxys

• Dynamische Proxys werden zur Laufzeit erzeugt und implementieren eine Liste von spezifizierten Interfaces.
• Sie nutzen einen Invocation Handler, der alle Methodenaufrufe generisch behandelt.
• Jeder dynamische Proxy besitzt einen Invocation Handler, welcher das Interface Implementiert.

Interface InvocationHandler

• InvocationHandler verarbeitet die an den Proxy gerichteten Methodenaufrufe und liefert ein Ergebnis zurück.

Lokale und Verteilte Objekte

• Lokale Objekte befinden sich im selben Adressraum, während verteilte Objekte sich in unterschiedlichen Adressräumen befinden.
• Die Verteilung von Objekten bringt neue Herausforderungen mit sich, wie Adressierung, Heterogenität und Fehlerquellen.

Remote Proxys

• Verteilte Objekte nutzen Remote Proxys, die als lokale Stellvertreter für entfernte Objekte dienen.
• Remote Proxys implementieren die Schnittstelle des entfernten Objekts und verbergen die Netzkommunikation.

Java RMI

• Java RMI (Remote Method Invocation) ist eine Technologie, die es ermöglicht, Methoden auf entfernten Objekten aufzurufen.

Annotationen

• Annotationen sind strukturierte Metadaten im Quellcode, die es erlauben, Programmelemente zu markieren..
• Im Gegensatz zu früher können Annotationen auch in Typdeklarationen verwendet werden.
• Standardannotationen sind z.B. @Override, @Deprecated, @SuppressWarnings.
• Meta-Annotationen werden verwendet, um Annotationen weiter zu beschreiben, wie z.B. @Target, @Retention.

Arten und Syntax

• Java unterscheidet zw. Marker Annotationen, Single Member Annotationen und normalen Annotationen.
• Die Syntax der Annotationsdeklaration erfolgt über das @interface-Schlüsselwort.

Annotation und Reflection

• Annotationen können über die Reflection API zur Laufzeit ausgelesen werden.

Mehrfache Annotationen

• Meta-Annotation @Repeatable erlaubt es, die gleiche Annotation mehrfach zu verwenden.
• Hierfür ist eine Container-Annotation notwendig.

Objektserialisierung

• Bei der Objektserialisierung wandelt eine Anwendung Netzwerke transienter Objekte der Laufzeit mit dynamischen Objektgraphen in eine darstellbare und persistierbare Datenform um.