【Java】注解与反射（二）——获取反射对象 & 类加载机制

✨获取反射对象

package com.example.reflection;

//获取反射对象
public class Test01 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException{
//        通过反射获取类的Class对象
        Class<?> c1 = Class.forName("com.example.reflection.User");
        System.out.println(c1);

        Class<?> c2 = Class.forName("com.example.reflection.User");
        Class<?> c3 = Class.forName("com.example.reflection.User");

        
//        一个类在内存中只有一个Class对象
//        一个类在被加载后 类的整个结构都会被封装在Class对象中
        System.out.println(c1.hashCode());
        System.out.println(c2.hashCode());
        System.out.println(c3.hashCode());
    }
}

//实体类 pojo entity
class User{
    private int id;
    private String name;
    private int age;

    public User() {
    }

    public User(int id, String name, int age) {
        this.id = id;
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public int getId() {
        return id;
    }

    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "User{" +
                "id=" + id +
                ", name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }

    private void test(){}
}

✨获取Class类实例的几种方法

package com.example.reflection;

//获得Class类实例的几种方法
public class Test02 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException{
        Person person = new Student();
        System.out.println(person.name);

//        方式一 通过对象获得
        Class<? extends Person> c1 = person.getClass();

//        方式二 通过类名获得
        Class<?> c2 = Class.forName("com.example.reflection.Student");

//        方式三 通过类名.class获得
        Class<Student> c3 = Student.class;

//        方式四 基本内置类型的包装类都有一个Type属性
        Class<Integer> type = Integer.TYPE;

//        获得父类类型
        Class<?> c5 = c1.getSuperclass();
        System.out.println(c5);
    }

}

class Person{
    public String name;

    public Person() {
    }

    public Person(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                '}';
    }
}
class Student extends Person{
    public Student(){
        this.name = "StudentName";
    }
}
class Teacher extends Person{
    public Teacher(){
        this.name = "TeacherName";
    }
}

✨所有类型的Class对象

package com.example.reflection;

import java.lang.annotation.ElementType;

//所有类型的Class对象
public class Test03 {
    public static void main(String[] args) {
        Class<Object> c1 = Object.class;
        Class<Comparable> c2 = Comparable.class;
        Class<String[]> c3 = String[].class;
        Class<int[][]> c4 = int[][].class;
        Class<Override> c5 = Override.class;
        Class<ElementType> c6 = ElementType.class;
        Class<Integer> c7 = Integer.class;
        Class<Void> c8 = void.class;
        Class<Class> c9 = Class.class;

        System.out.println(c1);
        System.out.println(c2);
        System.out.println(c3);
        System.out.println(c4);
        System.out.println(c5);
        System.out.println(c6);
        System.out.println(c7);
        System.out.println(c8);
        System.out.println(c9);

//        只要元素类型与维度一样 就是同一个Class
        int[] a = new int[10];
        int[] b = new int[11];
        System.out.println(a.getClass().hashCode());
        System.out.println(b.getClass().hashCode());
    }
}

✨类的加载与ClassLoader的理解

类的加载过程

当程序主动使用某个类时，如果该类还未被加载到内存中，则系统会通过如下三个步骤来对该类进行初始化。

类的加载（Load）-> 类的链接（Link） -> 类的初始化（Initialize）

• Load：将类的class文件读入内存，并为之创建个java.lang.Class对象。此过程由类加载器完成。

• Link：将类的二进制数据合并到JRE中

• Initialize：JVM负责对类进行初始化

• 加载：将class文件字节码内容加载到内存中，并将这些静态数据转换成方法区的运行时数据结构，然后生成一个代表这个类的java.lang.Class对象。

• 链接：将Java类的二进制代码合并到JVM的运行状态之中的过程。

  • 验证：确保加载的类信息符合JVM规范，没有安全方面的问题
  • 准备：正式为类变量(static)分配内存并设置类变量默认初始值的阶段，这些内存都将在方法区中进行分配。
  • 解析：虚拟机常量池内的符号引用（常量名）替换为直接引用(地址)的过程。

• 初始化：

  • 执行类构造器()方法的过程。类构造器()方法是由编译期自动收集类中所有类变量的赋值动作和静态代码块中的语句合并产生的。(类构造器是构造类信息的，不是构造该类对象的构造器)。
  • 当初始化一个类的时候，如果发现其父类还没有进行初始化，则需要先触发其父类的初始化。
  • 虚拟机会保证一个类的()方法在多线程环境中被正确加锁和同步。

package com.example.reflection;

//类加载内存分析
public class Test04 {
    public static void main(String[] args) {
        A a = new A();
        System.out.println(a.m);
    }

    /*
    1. 加载到内存 会产生一个类对应Class对象
    2. 链接 链接结束后 m=0
    3. 初始化
        <clinit>(){
            System.out.println("A类静态代码块初始化");
            m = 300;
            m = 100;
        }
        m = 100
     */

}

class A{
    static {
        System.out.println("A类静态代码块初始化");
        m = 300;
    }

    static int m = 100;

    public A(){
        System.out.println("A类的无参构造初始化");
    }
}

类的初始化

• 类的主动引用（一定会发生类的初始化）

  • 当虚拟机启动，先初始化main方法所在的类
  • new一个类的对象
  • 调用类的静态成员（除了final常量）和静态方法
  • 使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用
  • 当初始化一个类，如果其父类没有被初始化，则先会初始化它的父类

• 类的被动引用（不会发生类的初始化）

  • 当访问一个静态域时，只有真正声明这个域的类才会被初始化。如：当通过子类引用父类的静态变量，不会导致子类初始化
  • 通过数组定义类引用，不会触发此类的初始化
  • 引用常量不会触发此类的初始化（常量在链接阶段就存人调用类的常量池中)

package com.example.reflection;

//类的初始化
public class Test05 {
    static {
        System.out.println("Main类被加载");
    }

    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException{
//        1. 主动引用
        Son son = new Son();

//        反射产生主动引用
        Class<?> aClass = Class.forName("com.example.reflection.Son");

//        不会产生类的引用的方法
        System.out.println(Son.b);

        Son[] sons = new Son[5];
        System.out.println(Son.M);
    }
}
class Father{
    static int b = 2;

    static {
        System.out.println("父类被加载");
    }
}

class Son extends Father{
    static {
        System.out.println("子类被加载");
        m = 300;
    }
    static int m = 100;
    static final int M = 1;
}

类加载器

• 类加载的作用：将class文件字节码内容加载到内存中，并将这些静态数据转换成方法区的运行时数据结构，然后在堆中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区中类数据的访问入口。

• 类缓存：标准的JavaSE类加载器可以按要求查找类，但一旦某个类被加载到类加载器中，它将维持加载（缓存）一段时间。不过JVM垃圾回收机制可以回收这些Class对象

类加载的作用是用来把类（class）装载进内存。

JVM规范规定了如下类型的类加载器：

• 引导类加载器：用C++编写的，是JVM自带的类加载器，负责Java平台核心库，用来装载核心类库。该加载器无法直接获取。
• 扩展类加载器：负责jre/lib/ext目录下的jar包或-Djava.ext.dirs指定目录下的jar包装入工作库。
• 系统类加载器：负责java -classpath或-Djava.class.path所指的目录下的类与jar包装入工作，是最常用的加载器。

package com.example.reflection;

//类加载器
public class Test06 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
//        获取系统类的加载器
        ClassLoader systemClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
        System.out.println(systemClassLoader);

//        获取系统类的加载器的父类加载器 -> 扩展类加载器
        ClassLoader parent = systemClassLoader.getParent();
        System.out.println(parent);

//        获取扩展类加载器的父类加载器 -> 根加载器（C/C++）
//        该加载器无法直接获取
        ClassLoader parent1 = parent.getParent();
        System.out.println(parent1);

//        测试当前类是哪个加载器加载的
        ClassLoader classLoader = Class.forName("com.example.reflection.Test06").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);

//        测试JDK内置类是哪个加载器加载的
        ClassLoader classLoader1 = Class.forName("java.lang.Object").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader1);

//        如何获得系统类加载器可以加载的路径
        System.out.println(System.getProperty("java.class.path"));

//        双亲委派机制...

        /*
        C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_281\jre\lib\charsets.jar;
        C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_281\jre\lib\deploy.jar;
        C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_281\jre\lib\ext\access-bridge-64.jar;
        C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_281\jre\lib\ext\cldrdata.jar;
        C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_281\jre\lib\ext\dnsns.jar;
        C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_281\jre\lib\ext\jaccess.jar;
        C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_281\jre\lib\ext\jfxrt.jar;
        C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_281\jre\lib\ext\localedata.jar;
        C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_281\jre\lib\ext\nashorn.jar;
        C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_281\jre\lib\ext\sunec.jar;
        C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_281\jre\lib\ext\sunjce_provider.jar;
        C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_281\jre\lib\ext\sunmscapi.jar;
        C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_281\jre\lib\ext\sunpkcs11.jar;
        C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_281\jre\lib\ext\zipfs.jar;
        C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_281\jre\lib\javaws.jar;
        C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_281\jre\lib\jce.jar;
        C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_281\jre\lib\jfr.jar;
        C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_281\jre\lib\jfxswt.jar;
        C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_281\jre\lib\jsse.jar;
        C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_281\jre\lib\management-agent.jar;
        C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_281\jre\lib\plugin.jar;
        C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_281\jre\lib\resources.jar;
        C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_281\jre\lib\rt.jar;
        C:\Code\Java\Java-test\out\production\注解和反射;
        C:\Program Files\JetBrains\IntelliJ IDEA 2020.3.4\lib\idea_rt.jar
         */
    }
}

✨课程链接

【狂神说Java】注解和反射_哔哩哔哩_bilibili

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本文作者：双份浓缩馥芮白

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