Java動態類載入

Java動態載入類的意義和目的：

Java動態載入類主要是為了不改變主程式碼，通過修改設定檔就可以操作不同的對象執行不同的功能。主要有利於系統的擴充，例如當我要改變一個功能，只需要做一個類，然後編寫相應的功能，通過設定檔就可以使用新的功能，不需要修改系統的任何地方，只需要添加一個類；充分實現了鬆散耦合。滿足了開閉原則（對修改關閉，對添加或刪除開放）；

動態載入類設計模式

幾個重要概念

Interface(介面)：定義了一堆未實現的方法（即抽象方法）；它們的具體實現是由要實現這個介面的類來實現方法的具體功能。

Class.forName(String className): 將一個給定的字串通過forName方法轉換成一個類類型，例如：Class.forName(“Integer”)他就能產生一個Integer類型；通過newInstance（）方法可以產生該類的對象。例如ArrayList
arr=(ArrayList)Class.forName(“ArrayList”).newInstance()

就產生了一個ArrayList的對象arr，通過它就可以調用ArrayList類的方法。注意：className對應的字串的類必須有一個無參的構造方法。

Java動態載入類的實現過程（造汽車為例）

1. 建立一個介面（ICarFactory），他有一個未實現的方法makeCar（）用於製造汽車。

2. 有兩個類實現了ICarFactory介面，那麼他們也實現了makeCar（）方法。

BYDFactroy類----------------makeCar（）用於製造BYD,他實現了具體的製造BYD的方法

BMWFactroy類--------------makeCar（）用於製造BMW，他實現了具體製造BMW的方法

3. 建立設定檔xml將相應的類名（類全名=包名+類名）寫入相應的位置；

4. 建立主程式類，首先聲明一個ICarFactory類型的變數icf，然後從xml中讀出相應的類名，調用Class.forName(className).instance()得到具體類的執行個體並賦值給icf，最後通過icf調用makeCar（）方法，就可以得到一輛造好的汽車。

注意：該實驗用到的JAR包為dom4j-1.6.1.jar，當然你也可以從property裡讀或者直接用java解析xml的類這樣你就不需要這個外部JAR包了。

建立介面

package dynamic.test; //介面 用於知道汽車 有一個抽象方法makeCar();實現他的類都要實現該方法 public interface ICarFactory { public void makeCar();//等待實現的造車方法 }

建立兩個實現了介面的類

//建立BYDFactory類，實現了ICarFactory package dynamic.test; public class BYDFactory implements ICarFactory { //實現了ICarFactory的makeCar()方法 public void makeCar() { System.out.println("BYDFactroy made a BYD for you"); } } //建立BMWFactory類，實現了ICarFactory package dynamic.test; public class BMWFactory implements ICarFactory { //實現了ICarFactory的makeCar()方法 public void makeCar() { System.out.println("BMWFactroy made a BMW for you"); } }

建立設定檔Factory.xml

<Factory> <!--相應的造車工廠的類全名，現在的程式可以選dynamic.test.BMWFactory或dynamic.test.BYDFactory --> <Factroy-Name>dynamic.test.BYDFactory</Factroy-Name> </Factory>

建立測試程式主類

package dynamic.test; import java.io.File; import org.dom4j.Document; import org.dom4j.DocumentException; import org.dom4j.Element; import org.dom4j.io.SAXReader; public class TestMain { //測試程式主類； public static void main(String[] args){ // 聲明介面ICarFactory類型的變數icf ICarFactory icf=null; try { //讀xml可參照讀寫xml的小實驗 File file=new File("lib/Factory.xml"); SAXReader reader=new SAXReader(); Document doc=reader.read(file); Element root=doc.getRootElement(); String className=root.elementText("Factroy-Name"); //通過className得到相應的類和類執行個體,並將其賦給icf；必須確保className //對應的類有一個無參構造方法 icf=(ICarFactory) Class.forName(className).newInstance(); //製造相應的汽車 icf.makeCar(); //處理異常 } catch (DocumentException e) { // TODO Auto-generated catch block System.out.println("找不到該檔案..."); } catch (InstantiationException e) { // TODO Auto-generated catch block System.out.println("執行個體化失敗..."); } catch (IllegalAccessException e) { // TODO Auto-generated catch block System.out.println("非法訪問..."); } catch (ClassNotFoundException e) { // TODO Auto-generated catch block System.out.println("找不到該類..."); } } }

程式運行結果 （控制台輸出）

BYDFactroy made a BYD for you

修改設定檔Factory.xml，將dynamic.test.BYDFactory改為dynamic.test.BMWFactory

<Factory> <!--相應的造車工廠的類全名，現在的程式可以選dynamic.test.BMWFactory或dynamic.test.BYDFactory --> <Factroy-Name>dynamic.test.BMWFactory</Factroy-Name> </Factory>

再次運行程式觀看結果（控制台輸出）

BMWFactroy made a BMW for you

可以看到兩次運行結果完全不同，並且我們並沒有修改程式的任何一處，只是改了設定檔！這就是動態載入類的優勢，同時它還可以減輕CPU和記憶體的負荷。

以下是引用的一篇文章：

最近在成都寫一個移動增值項目，俺負責後台server端。功能很簡單，手機使用者通過GPRS開啟Socket與伺服器串連，我則根據使用者傳過來的資料做出響應。做過類似項目的兄弟一定都知道，首先需要定義一個類似於MSNP的通訊協議，不過今天的話題是如何把這個系統設計得具有高度的擴充性。由於這個項目本身沒有進行過較為完善的客戶溝通和需求分析，所以以後肯定會有很多功能上的擴充，通訊協議肯定會越來越龐大，而我作為一個不那麼勤快的人，當然不想以後再去修改寫好的程式，所以這個項目是實踐物件導向設計的好機會。

首先定義一個介面來隔離類：

package org.bromon.reflect;

public interface Operator

{

public java.util.List act(java.util.List params)

}

根據設計模式的原理，我們可以為不同的功能編寫不同的類，每個類都繼承Operator介面，用戶端只需要針對Operator介面編程就可以避免很多麻煩。比如這個類：

package org.bromon.reflect.*;

public class Success implements Operator

{

public java.util.List act(java.util.List params)

{

List result=new ArrayList();

result.add(new String(“操作成功”));

return result;

}

}

我們還可以寫其他很多類，但是有個問題，介面是無法執行個體化的，我們必須手動控制具體執行個體化哪個類，這很不爽，如果能夠嚮應用程式傳遞一個參數，讓自己去選擇執行個體化一個類，執行它的act方法，那我們的工作就輕鬆多了。

很幸運，我使用的是Java，只有Java才提供這樣的反射機制，或者說內省機制，可以實現我們的無理要求。編寫一個設定檔emp.properties:

#成功響應

1000=Success

#向客戶發送普通簡訊

2000=Load

#客戶向伺服器發送普通簡訊

3000=Store

檔案中的鍵名是客戶將發給我的訊息頭，客戶發送1000給我，那麼我就執行Success類的act方法，類似的如果發送2000給我，那就執行Load類的act方法，這樣一來系統就完全符合開閉原則了，如果要添加新的功能，完全不需要修改已有代碼，只需要在設定檔中添加對應規則，然後編寫新的類，實現act方法就ok，即使我棄這個項目而去，它將來也可以很好的擴充。這樣的系統具備了非常良好的擴充性和可插入性。

下面這個例子體現了動態載入的功能，程式在執行過程中才知道應該執行個體化哪個類：

package org.bromon.reflect.*;

import java.lang.reflect.*;

public class TestReflect

{

//載入設定檔,查詢訊息頭對應的類名

private String loadProtocal(String header)

{

String result=null;

try

{

Properties prop=new Properties();

FileInputStream fis=new FileInputStream("emp.properties");

prop.load(fis);

result=prop.getProperty(header);

fis.close();

}catch(Exception e)

{

System.out.println(e);

}

return result;

}

//針對訊息作出響應,利用反射匯入對應的類

public String response(String header,String content)

{

String result=null;

String s=null;

try

{

/*

* 匯入屬性檔案emp.properties,查詢header所對應的類的名字

* 通過反射機制動態載入匹配的類,所有的類都被Operator介面隔離

* 可以通過修改屬性檔案、添加新的類(繼承MsgOperator介面)來擴充協議

*/

s="org.bromon.reflect."+this.loadProtocal(header);

//載入類

Class c=Class.forName(s);

//建立類的案例

Operator mo=(Operator)c.newInstance();

//構造參數列表

Class params[]=new Class[1];

params[0]=Class.forName("java.util.List");

//查詢act方法

Method m=c.getMethod("act",params);

Object args[]=new Object[1];

args[0]=content;

//調用方法並且獲得返回

Object returnObject=m.invoke(mo,args);

}catch(Exception e)

{

System.out.println("Handler-response:"+e);

}

return result;

}

public static void main(String args[])

{

TestReflect tr=new TestReflect();

tr.response(args[0],”訊息內容”);

}

}

測試一下：java TestReflect 1000

這個程式是針對Operator編程的，所以無需做任何修改，直接提供Load和Store類，就可以支援2000、3000做參數的調用。

有了這樣的內省機制，可以把介面的作用發揮到極至，設計模式也更能體現出威力