获取类的相关信息

1、内存分析

1.1、java内存分析

Java内存分为堆、栈和方法区（特殊的堆）。

• 堆：可以存放new对象和数组；可以被所有的线程共享，不会存放别的对象引用。

• 栈：存放基本变量类型（会包含这个基本类型的具体数值）；引用对象的变量（会存放这个引用在堆里面的具体地址）。

• 方法区：可以被所有的线程共享；包含了所有的class和static变量。

1.2、了解类的加载过程

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

• 类的加载：将类的class文件读入内存，并为之创建一个java.lang.Class对象。此过程由类加载器完成。

• 类的链接：将类的二进制数据合并到JRE中。

• 类的初始化：JVM负责对类进行初始化。

1.3、类的加载与ClassLoader的理解

• 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<clinit>()方法的过程。类构造器<clinit>()方法是由编译期自动收集类中所有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<clinit>()方法在多线程环境中被正确加锁和同步。

测试代码

public class Test05 {
    public static void main(String[] args) {
        A a = new A();
        System.out.println(A.m);
        
        /*
        1.加载到内存，会产生一个类对应的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;
    }
​
    /*
    m = 300
    m = 100
     */
    
    static int m = 100;
​
    public A() {
        System.out.println("A类的无参构造初始化");
    }
}

 

2、分析类的初始化

2.1、什么时候发生类初始化

• 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，则会先初始化它的父类

• 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入调用类的常量池中了）

测试代码

//测试类什么时候会初始化
public class Test06 {
​
    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();
​
        //反射也会产生主动引用
        //Class.forName("com.kuang.reflection.Son");
​
        //不会产生类的引用的方法
        //System.out.println(Son.b);
​
        //Son[] array = 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;
}

 

3、类加载器

3.1、类加载器的作用

• 类加载的作用L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。

JVM规范了如下类型的类的加载器。

• 引导类加载器:用C++写的，赋值Java平台核心库（rt.jar包）

• 扩展类加载器：赋值jre/lib/ext目录下的包指定目录下的jar包装入工作库

• 系统类加载器：目录下的类与jar装入工作，是常用的类加载器。

测试代码

public class Test07 {
    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++)
        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.kuang.reflection.Test07").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);
​
        //测试JDK内置的类是谁加载的
        classLoader = Class.forName("java.lang.Object").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);
​
        //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 多重检测，保护安全性
            //java.lang.String->
​
        /*
        D:\Java\jdk-8u333\jre\lib\charsets.jar;
        D:\Java\jdk-8u333\jre\lib\deploy.jar;
        D:\Java\jdk-8u333\jre\lib\ext\access-bridge-64.jar;
        D:\Java\jdk-8u333\jre\lib\ext\cldrdata.jar;
        D:\Java\jdk-8u333\jre\lib\ext\dnsns.jar;
        D:\Java\jdk-8u333\jre\lib\ext\jaccess.jar;
        D:\Java\jdk-8u333\jre\lib\ext\jfxrt.jar;
        D:\Java\jdk-8u333\jre\lib\ext\localedata.jar;
        D:\Java\jdk-8u333\jre\lib\ext\nashorn.jar;
        D:\Java\jdk-8u333\jre\lib\ext\sunec.jar;
        D:\Java\jdk-8u333\jre\lib\ext\sunjce_provider.jar;
        D:\Java\jdk-8u333\jre\lib\ext\sunmscapi.jar;
        D:\Java\jdk-8u333\jre\lib\ext\sunpkcs11.jar;
        D:\Java\jdk-8u333\jre\lib\ext\zipfs.jar;
        D:\Java\jdk-8u333\jre\lib\javaws.jar;
        D:\Java\jdk-8u333\jre\lib\jce.jar;
        D:\Java\jdk-8u333\jre\lib\jfr.jar;
        D:\Java\jdk-8u333\jre\lib\jfxswt.jar;
        D:\Java\jdk-8u333\jre\lib\jsse.jar;
        D:\Java\jdk-8u333\jre\lib\management-agent.jar;
        D:\Java\jdk-8u333\jre\lib\plugin.jar;
        D:\Java\jdk-8u333\jre\lib\resources.jar;
        D:\Java\jdk-8u333\jre\lib\rt.jar;
        E:\Java\IDEA\project\注解和反射\out\production\注解和反射;
        D:\IDEA\idea\IntelliJ IDEA 2021.3.3\lib\idea_rt.jar
​
         */
    }
}

 

4、获取类的运行时结构

4.1、通过反射获取类的完整结构

Field，Method，Constructor、Superclass、Interface、Annotation

• 实现的全部接口

• 所继承的父类

• 全部的构造器

• 全部的方法

• 全部的Field

• 注解

测试代码

//获取类的信息
public class Test08 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, NoSuchMethodException {
        Class c1 = Class.forName("com.kuang.reflection.User");
​
//        User user = new User();
//        c1 = user.getClass();
​
        //获得类的名字
        System.out.println(c1.getName()); //获得包名 + 类名
        System.out.println(c1.getSimpleName()); //获得类名
​
        //获得类的属性
        System.out.println("===============================");
        Field[] fields = c1.getFields(); //只能找到public属性
//        for (Field field : fields) {
//            System.out.println(field);
//        }
​
        fields = c1.getDeclaredFields(); //找到全部的属性
        for (Field field : fields) {
            System.out.println(field);
        }
​
        //获得指定属性的值
        Field name = c1.getDeclaredField("name");
        System.out.println(name);
​
        //获得类的方法
        System.out.println("===============================");
        Method[] methods = c1.getMethods(); //获得本类及其父类的全部public方法
​
        for (Method method : methods) {
            System.out.println("正常的:" + method);
        }
        methods = c1.getDeclaredMethods(); //获得本类的所有方法
        for (Method method : methods) {
            System.out.println("getDeclaredMethods:" + method);
        }
​
        //获得指定方法
        //重载
        Method getName = c1.getMethod("getName", null);
        Method setName = c1.getMethod("setName", String.class);
        System.out.println(getName);
        System.out.println(setName);
​
        //获得指定的构造器
        System.out.println("===============================");
        Constructor[] constructors = c1.getConstructors();
        for (Constructor constructor : constructors) {
            System.out.println(constructor);
        }
        constructors = c1.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor constructor : constructors) {
            System.out.println("#" +constructor);
        }
​
        //获得指定的构造器
        Constructor declaredConstructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class, int.class, int.class);
        System.out.println("指定:"+declaredConstructor);
​
    }
}