【Java核心技术】类型信息(Class对象 反射 动态代理)
1 Class对象
理解RTTI在Java中的工作原理,首先需要知道类型信息在运行时是如何表示的,这是由Class对象来完成的,它包含了与类有关的信息。Class对象就是用来创建所有“常规”对象的,Java使用Class对象来执行RTTI,即使你正在执行的是类似类型转换这样的操作。
每个类都会产生一个对应的Class对象,也就是保存在.class文件。所有类都是在对其第一次使用时,动态加载到JVM的,当程序创建一个对类的静态成员的引用时,就会加载这个类。Class对象仅在需要的时候才会加载,static初始化是在类加载时进行的。类加载器首先会检查这个类的Class对象是否已被加载过,如果尚未加载,默认的类加载器就会根据类名查找对应的.class文件。
想在运行时使用类型信息,必须获取对象(比如类Base对象)的Class对象的引用,使用功能Class.forName(“Base”)可以实现该目的,或者使用base.class。注意,有一点很有趣,使用功能”.class”来创建Class对象的引用时,不会自动初始化该Class对象,使用forName()会自动初始化该Class对象。使用”.class”不会自动初始化是因为被延迟到了对静态方法(构造器隐私地是静态的)或者非常数静态域进行首次引用时才进行。
为了使用类而做的准备工作一般有以下3个步骤:
- 加载:由类加载器完成,找到对应的字节码,创建一个Class对象
- 链接:验证类中的字节码,为静态域分配空间
- 初始化:如果该类有超类,则对其初始化,执行静态初始化器和静态初始化块
public class Base { static int num = 1; static { System.out.println("Base " + num); } } public class Main { public static void main(String[] args) { // 不会初始化静态块 Class clazz1 = Base.class; System.out.println("------"); // 会初始化 Class clazz2 = Class.forName("zzz.Base"); } }
类型转换前先做检查
编译器将检查类型向下转型是否合法,如果不合法将抛出异常。向下转换类型前,可以使用instanceof判断。
class Base { } class Derived extends Base { } public class Main { public static void main(String[] args) { Base base = new Derived(); if (base instanceof Derived) { // 这里可以向下转换了 System.out.println("ok"); } else { System.out.println("not ok"); } } }
2 反射 运行时信息
如果不知道某个对象的确切类型,RTTI可以告诉你,但是有一个前提:这个类型在编译时必须已知,这样才能使用RTTI来识别它。Class类与java.lang.reflect类库一起对反射进行了支持,该类库包含Field、Method和Constructor类,这些类的对象由JVM在启动时创建,用以表示未知类里对应的成员。
反射机制并没有什么神奇之处,当通过反射与一个未知类型的对象打交道时,JVM只是简单地检查这个对象,看它属于哪个特定的类。因此,那个类的.class对于JVM来说必须是可获取的,要么在本地机器上,要么从网络获取。所以对于RTTI和反射之间的真正区别只在于:
● RTTI,编译器在编译时打开和检查.class文件
● 反射,运行时打开和检查.class文件
class Base { } class Derived extends Base { } public class Main { public static void main(String[] args) { Base base = new Derived(); if (base instanceof Derived) { // 这里可以向下转换了 System.out.println("ok"); } else { System.out.println("not ok"); } } }
3 动态代理
代理模式是为了提供额外或不同的操作,而插入的用来替代”实际”对象的对象,这些操作涉及到与”实际”对象的通信,因此代理通常充当中间人角色。Java的动态代理比代理的思想更前进了一步,它可以动态地创建并代理并动态地处理对所代理方法的调用。在动态代理上所做的所有调用都会被重定向到单一的调用处理器上,它的工作是揭示调用的类型并确定相应的策略。以下是一个动态代理示例:
public interface Hello { void doSomething(); } public class HelloImpl implements Hello { @Override public void doSomething() { System.out.println("HelloImpl doSomething"); } } /** * 代理类 */ public class ProxyHandler implements InvocationHandler { private Object proxyed; public ProxyHandler(Object proxy) { proxyed = proxy; } @Override public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws InvocationTargetException, IllegalAccessException { System.out.println("proxy working"); return method.invoke(proxyed, args); } } public static void main(String[] args) { Hello hello = new HelloImpl(); Hello proxy = (Hello) Proxy.newProxyInstance(Hello.class.getClassLoader(), new Class[]{Hello.class}, new ProxyHandler(hello)); proxy.doSomething(); }
输出结果:
![](https://images2015.cnblogs.com/blog/772134/201706/772134-20170630212030039-1511273813.png)
通过调用Proxy静态方法Proxy.newProxyInstance()可以创建动态代理,这个方法需要得到一个类加载器,一个你希望该代理实现的接口列表(不是类或抽象类),以及InvocationHandler的一个实现类。动态代理可以将所有调用重定向到调用处理器,因此通常会调用处理器的构造器传递一个”实际”对象的引用,从而将调用处理器在执行中介任务时,将请求转发。
参考资料:
1. 《Java编程思想》动态代理章节
2. 深入理解Java反射