类加载与反射
类加载
当程序要使用某个类时，如果该类还未被加载到内存中，则系统会通过类的加载，类的连接，类的初始化这三个步骤来对类进行初始化。如果不出现以外情况，JVM将会连续完成这三个步骤，所以有时也把这三个步骤统称为类加载或者类初始化
类的加载
- 就是指将class文件读入内存，并为之创建一个java.lang.Class对象
- 任何类被使用时，系统都会为之创建一个java.lang.Class对象
类的连接
- 验证阶段：用于检验被加载的类是否有正确的内部结构，并和其他类协调一致
- 准备阶段：负责为类的类变量分配内存，并设置默认初始化值
- 解析阶段：将类的二进制数据中的符号引用替换为直接引用
类的初始化
- 在该阶段，主要介绍对类变量进行初始化
类的初始化步骤
- 假如类还未被加载和连接，则程序先加载并连接该类
- 假如该类的直接父类还未被初始化，则先初始化其直接父类
- 假如类中有初始化语句，则系统依次执行这些初始化语句
注意：在执行第2个步骤的时候，系统对直接父类的初始化步骤也遵循初始化步骤1-3
类的初始化时机
- 创建类的实例
- 调用类的类方法
- 访问类或者接口的类变量，或者为该类变量赋值
- 使用反射方式来强制创建某个类或接口对应的java.lang.Class对象
- 初始化某个类的子类
- 直接使用java.exe命令来运行某个主类
类加载器
类加载器的作用
- 负责将.class文件加载到内存中，并为之生成对应的java.lang.Class对象
- 虽然我们不用过分关心类加载器机制，但是了解这个机制我们就能更好的理解程序的运行
JVM的类加载机制
- 全盘负责：就是当一个类加载器负责加载某个Class时，该Class所依赖的和引用的其他Class也将由该类加载器负责载入，除非显示使用另外一个类加载器来载入
- 父类委托：就是当一个类加载器负责加载某个Class时，先让父类加载器试图加载该Class，只有在父类加载器无法加载该类时才尝试从自己的类路径中加载该类
- 缓存机制：保证所有加载过的Class都会被缓存，当程序需要使用Class对象时，类加载器先从缓存区中搜索该Class，只有当缓存区中不存在该Class对象时，系统才会读取该类对应的二进制数据，并将其转换成Class对象，存储到缓存区
ClassLoader：是负责加载类的对象
Java运行时具有以下内置类加载器
- Bootstrap class loader：它是虚拟机的内置类加载器，通常表示为null，并且没有父null
- Platform class loader：平台类加载器可以看到所有平台类，平台类包括由平台类加载器或其祖先定义的Java SE平台API，其实现类和JDK特定的运行时类
- System class loader：它也被称为应用程序类加载器，与平台类加载器不同。系统类加载器通常用于应用程序类路径，模块路径和JDK特定工具上的类
- 类加载器的继承关系：System的父加载器为Platform，而Platform的父加载器为Bootstrap
ClassLoader中的两个方法：
- static ClassLoader getStstemClassLoader()：返回用于委派的系统类加载器
- ClassLoader getParent()：返回父类加载器进行委派
反射
Java反射机制：是指在运行时去获取一个类的变量和方法信息。然后通过获取到的信息来创建对象，调用方法的一种机制。由于这种动态性，可以极大的增强程序的灵活性，程序不用在编译期就完成确定，在运行期任然可以扩展
获取Class类的对象
想通过反射去使用一个类，首先要获取到该类的字节码文件对象，也就是类型为Class类型的对象
这里有三种方式获取Class类型的对象
- 使用类的Class属性来获取该类对应的Class对象。举例：Student.class将会返回Student类对应的Class对象
- 调用对象的getClass()方法，返回该对象所属类对应的Class对象
- 该方法是Object类中的方法，所有的Java对象都可以调用该方法
- 使用Class类中的静态方法forName(String className)，该方法需要传入字符串参数，该字符串参数的值是某个类的全路径，也就是完整包名的路径
package con.vun;
public class Student{
// 成员变量：一个私有，一个默认，一个公共
private String name;
int age;
public String address;
// 构造方法：一个私有，一个默认，两个公共
public Student(){}
private Student(String name){
this.name = name;
}
Student(String name, int age){
this.name = name;
this.age = age;
}
public Student(Studeng name, int age, String address){
this.name = name;
this.age = age;
this.address = address;
}
// 成员方法：一个私有，四个公共
private void method01(){
System.out.println("method01");
}
public void method02(){
System.out.println("method02");
}
public void method03(String s){
System.out.println("method03"+s);
}
public String method04(String s, int i){
return s+","+i;
}
@Override
public String toString(){
return "Student{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
", address='" + address + '\'' +
'}';
}
}
package con.vun;
public class ReflectDemo{
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException{
// 使用类的Class属性来获取该类对应的Class对象
Class<Student> c1 = Student.class;
System.out.println(c1);
Class<Student> c2 = Student.class;
System.out.println(c1 == c2);
System.out.println("----------");
// 调用对象的getClass()方法，返回该对象所属类对应的Class对象
Student s = new Student();
Class<? extends Student> c3 = s.getClass();
System.out.println(c1 == c3);
System.out.println("----------");
// 使用Class类中的静态方法forName(String className)
Class<?> c4 = Class.forName("com.vun.Student");
System.out.println(c1 == c3);
}
}
// 控制台输出结果
class com.vun.Student
true
----------
true
----------
true
获取构造方法并使用
package con.vun;
public class Student{
// 成员变量：一个私有，一个默认，一个公共
private String name;
int age;
public String address;
// 构造方法：一个私有，一个默认，两个公共
public Student(){}
private Student(String name){
this.name = name;
}
Student(String name, int age){
this.name = name;
this.age = age;
}
public Student(Studeng name, int age, String address){
this.name = name;
this.age = age;
this.address = address;
}
// 成员方法：一个私有，四个公共
private void method01(){
System.out.println("method01");
}
public void method02(){
System.out.println("method02");
}
public void method03(String s){
System.out.println("method03"+s);
}
public String method04(String s, int i){
return s+","+i;
}
@Override
public String toString(){
return "Student{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
", address='" + address + '\'' +
'}';
}
}
package con.vun;
public class ReflectDemo{
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException{
// 获取Class对象
Class<?> c = Class.forName("com.vun.Student");
// Constructor<?>[] getConstructors()：返回一个包含Constructor对象的数组
// Constructor对象反映了由该Class对象表示的类的所有 公共 构造方法
Constructor<?>[] cons = c.getConstructors();
for(Constructor con : cons){
System.out.println(con);
}
System.out.println("----------------------------------------");
// Constructor<?>[] getDeclaredConstructors()
// 返回反映由该Class对象表示的类声明的 所有构造方法 的Constructor对象的数组
Constructor<?>[] consAll = c.getDeclaredConstructors();
for(Constructor con : consAll){
System.out.println(con);
}
System.out.println("----------------------------------------");
// Constructor<T> getConstructor(Class<?>... parameterTypes)
// 返回 一个Constructor对象，该对象反映由该Class对象表示的类的指定 公共构造方法
Constructor<?> con1 = c.getConstructor(); // 获取公共的无参构造方法
Object obj1 = con1.newInstance();
System.out.println(obj1);
System.out.println("----------------------------------------");
//Constructor<T> getDeclearedConstructor(Class<?>... parameterTypes)
// 返回一个Constructor对象，该对象反映由此Class对象表示的类或接口的指定构造方法
Constructor<?> con2 = c.getDeclearedConstructor(String.class, int.class); // 获取带两个参构造方法
// 通过public void setAccessible(boolean flag)暴力反射，当值为true时，取消访问时的权限检查
con2.setAccessible(true);
Object obj2 = con2.newInstance("小明",30);
System.out.println(obj2);
}
}
// 控制台输出结果
public com.vun.Student(java.lang.String,int,java.lang.String)
public com.vun.Student()
----------------------------------------
public com.vun.Student(java.lang.String,int,java.lang.String)
com.vun.Student(java.lang.String,int)
private com.vun.Student(java.lang.String)
public com.vun.Student()
----------------------------------------
Student{name='null', age=0, address='null'}
----------------------------------------
Student{name='小明', age=30, address='null'}
获取成员变量并使用
package con.vun;
public class Student{
// 成员变量：一个私有，一个默认，一个公共
private String name;
int age;
public String address;
// 构造方法：一个私有，一个默认，两个公共
public Student(){}
private Student(String name){
this.name = name;
}
Student(String name, int age){
this.name = name;
this.age = age;
}
public Student(Studeng name, int age, String address){
this.name = name;
this.age = age;
this.address = address;
}
// 成员方法：一个私有，四个公共
private void method01(){
System.out.println("method01");
}
public void method02(){
System.out.println("method02");
}
public void method03(String s){
System.out.println("method03"+s);
}
public String method04(String s, int i){
return s+","+i;
}
@Override
public String toString(){
return "Student{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
", address='" + address + '\'' +
'}';
}
}
package con.vun;
public class ReflectDemo{
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException{
// 获取Class对象
Class<?> c = Class.forName("com.vun.Student");
// Field[] getFields()：返回一个包含Field对象数组，Field对象反映由该Class对象表示的类或接口的所有可访问的 公共成员变量
Field[] fields1 = c.getFields();
for(Field field : fields1){
System.out.println(field); // 输出公共的成员变量
}
System.out.println("-------------------------------------------");
// Field[] getDeclaredFields()：返回一个Field对象的数组，反映了由该Class对象表示的类或接口声明的 所有字段-所有成员变量
Field[] fields2 = c.getDeclaredFields();
for(Field field : fields2){
System.out.println(field); // 输出所有的成员变量
}
System.out.println("-------------------------------------------");
// Field getField(String name)：返回一个Field对象，该对象反映由该Class对象表示的类或接口的指定 公共成员变量-字段
Constructor<?> con1 = c.getConstructor(); // 获取公共的无参构造方法
Object obj1 = con1.newInstance();
Field field1 = c.getField("address");
field1.set(obj1,"西安"); // 给obj1的成员变量field1赋值为西安
System.out.println(obj1);
System.out.println("-------------------------------------------");
// // Field[] getDeclaredField(String name)：返回一个Field对象，该对象反映由该Class对象表示的类或接口的指定 声明字段
Constructor<?> con2 = c.getDeclearedConstructor(String.class);
Object obj2 = con2.newInstance();
Field field2 = c.getDeclaredField("name");
field2.setAccessible(true); // 暴力反射-取消检查
field2.set(obj2,"小明"); // 给obj2的成员变量field2赋值为小明
System.out.println(obj2);
}
}
// 控制台输出结果
public java.lang.String com.vun.Student.address
-------------------------------------------
private java.lang.String com.vun.Student.name
int com.vun.Student.age
public java.lang.String com.vun.Student.address
-------------------------------------------
Student{name='null', age=0, address='西安'}
-------------------------------------------
Student{name='小明', age=0, address='null'}
获取成员方法并使用
package con.vun;
public class Student{
// 成员变量：一个私有，一个默认，一个公共
private String name;
int age;
public String address;
// 构造方法：一个私有，一个默认，两个公共
public Student(){}
private Student(String name){
this.name = name;
}
Student(String name, int age){
this.name = name;
this.age = age;
}
public Student(Studeng name, int age, String address){
this.name = name;
this.age = age;
this.address = address;
}
// 成员方法：一个私有，四个公共
private void method01(){
System.out.println("method01");
}
public void method02(){
System.out.println("method02");
}
public void method03(String s){
System.out.println("method03"+s);
}
public String method04(String s, int i){
return s+","+i;
}
@Override
public String toString(){
return "Student{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
", address='" + address + '\'' +
'}';
}
}
package con.vun;
public class ReflectDemo{
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException{
// 获取Class对象
Class<?> c = Class.forName("com.vun.Student");
// getMethods()：返回一个包含方法对象的数组，方法对象反映由该Class对象表示的类或接口的 所有公共方法，包含由类或接口声明的对象以及从超类和超级接口继承的类
Method[] methods1 = c.getMethods();
for(Method method : methods1){
System.out.println(method); // 输出所有公共方法-包括继承的
}
System.out.println("-------------------------------------------");
// getDeclaredMethods()：返回一个包含方法对象数组，方法对象反映由Class对象表示的类或接口的 所有声明方法，包括public，protected，default（package）访问和私有方法，但不包括继承方法
Method[] methods2 = c.getDeclaredMethods();
for(Method method : methods2){
System.out.println(method); // 输出所有的方法-不包括继承的
}
System.out.println("-------------------------------------------");
// getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)：返回一个方法对象，方法对象反映由Class对象表示的类或接口的 指定公共成员方法
Constructor<?> con1 = c.getConstructor(); // 获取公共的无参构造方法
Object obj1 = con1.newInstance();
Method m1 = c.getMethod("method02");
m1.invoke(obj1);
System.out.println("-------------------------------------------");
// getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)：返回一个方法对象，方法对象反映由Class对象表示的类或接口的 指定声明的方法
Constructor<?> con2 = c.getDeclaredMethod();
Object obj2 = con2.newInstance();
Method m2 = c.getMethod("method04", String.class, int.class);
m2.setAccessible(true); // 暴力反射-取消检查
Object 0 = m2.invoke(obj2,"小明",30);
System.out.println(o)
}
}
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