java复习随笔（十四）——类加载器、反射

类加载器

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。如果不出现意外状况，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，系统都会为之建立一个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，并和其他协调类一致
• 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，主要就是对类变量进行初始化

类初始化

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，则系统一次执行这些初始化语句

在执行第二个步骤的时候，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
• 调用类的方法
• 访问类或者接口类变量，或者为该类变量赋值
• 使用反射方式来强制创建某个类或者接口对应的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机制，但是了解这个机制我们就能更好地理解程序的运行

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，当程序需要使用某个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。

类加载器

ClassLoader：是负责加载该类的对象

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，与平台类不同。系统类加载器通常用于定义应用程序类路径，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 getSystemClassLoader()：返回用于委派的系统加载器
• ClassLoader getParent()：返回父类加载器进行委派

测试代码如下：

public class Demo02 {
    public static void main(String[] args){
        ClassLoader cl = ClassLoader.getSystemClassLoader();
        System.out.println(cl);// AppClassLoader 应用程序类加载器

        ClassLoader c2 = cl.getParent();
        System.out.println(c2);// PlatformClassLoader 平台类加载器

        ClassLoader c3 = c2.getParent();
        System.out.println(c3);// null 
    }
}

反射

反射概述

Java反射机制：是指在运行时区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，可以极大增强程序灵活性，程序不用在编译期就完成确定，在运行期仍然可以扩展。

获取Class类的对象

我们想要通过反射去使用一个类，首先我们要获取到该类的字节码文件对象，也就是类型为Class类型的对象这里我们提供三种方式获取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
  该方法时Object类中的方法，所有Java对象都可以调用该方法
• 使用CLass类中的静态方法forName(String name)，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。

示例代码如下：

public class Demo03 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        Class<Student> c1 = Student.class;
        System.out.println(c1);

        Class<Student> c2 = Student.class;
        System.out.println(c1==c2); // true

        Student s = new Student("张三",10);
        Class<? extends Student> c3 = s.getClass();
        System.out.println(c1==c3); // true

        Class<?> c4 = Class.forName("test01.day04.part02.Student");
        System.out.println(c1 == c4); // true
    }
}

反射获取构造方法并使用

Class类中用于获取构造方法的方法

• Constructor<?>[] getConstructors()：返回所有公共构造方法对象的数组
• Constructor<?>[] getDeclaredConstructors()：返回所有构造方法对象的数组
• Constructor<T> getConstructor(Class<?> ...parameterTypes)：返回单个公共构造方法对象
• Constructor<T> getDeclaredConstructor(Class<?> ...parameterTypes)：返回单个构造方法对象

1.基本数据类型也可以通过.class获得到对应的Class类型
2.public void setAccessible(boolean flag)：值为true，取消访问检查

实例代码如下：

public class ReflectDemo {
    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, InstantiationException, IllegalAccessException {
        Class<?> c = Person.class;
        Constructor<?> con = c.getDeclaredConstructor(String.class,int.class,String.class);

        con.setAccessible(true);
        Object o = con.newInstance("张三",19,"18xxxxxxxxx");

        System.out.println(o);
        ((Person)o).selfIntroduction();
    }
}

反射获取成员变量并使用

Class类中用于获取成员变量的方法

• Field[] getFields()：返回所有公共成员变量对象的数组
• Field[] getDeclaredFields()：返回所有成员变量对象的数组
• Field getField(String name)：返回单个公共成员变量对象
• Field getDeclaredField(String name)：返回单个成员变量对象

Field类中用于给成员变量赋值的方法

• void set(Object obj,Object value)：给obj对象的成员变量赋值为value

示例代码如下：

public class ReflectDemo {
    public static void main(String[] args) throws NoSuchFieldException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, InstantiationException, IllegalAccessException {
        Class c = Person.class;
        Constructor con = c.getConstructor(String.class,int.class);
        Object o = con.newInstance("张三",18);
        Field pn = c.getDeclaredField("phoneNumber");
        pn.setAccessible(true);
        pn.set(o,"18xxxxxxxxx");
        System.out.println(o);
    }
}

反射获取成员方法并使用

Class类中用于获取成员方法的方法

• Method[] getMethods()：返回所有公共成员方法对象的数组，包括继承
• Method[] getDeclaredMethods()：返回所有成员方法对象的数组，不包括继承的
• Method getMethod(String name,Class<?> ...parameterTypes)：返回单个公共成员方法对象
• Method getDeclaredMethod(String name,Class<?> ...parameterTypes)：返回单个成员方法对象

反射越过类型检查

通过反射可以使得原本类型为Integer类型的集合，可以存储其他类型的数据，示例代码如下：

public class Demo02 {
    public static  void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
        ArrayList<Integer> arr =  new ArrayList<>();
        arr.add(789);
        arr.add(123);
//      arr.add("Hello");
        Method m = ArrayList.class.getMethod("add",Object.class);
        m.invoke(arr,"Hello");
        m.invoke(arr,"Java");

        for(Object o : arr){
            System.out.println(o);
        }
    }
}