反射

本章目标

掌握类的加载、连接和初始化过程
掌握类加载机制
掌握反射机制
重点掌握反射的使用
掌握 GC 垃圾回收机制

类加载机制

类加载过程

类从被加载到虚拟机内存中开始，到卸载出内存为止，它的整个生命周期包括：加载、验证、准备、解析、初始化、使用和卸载七个阶段

加载就是将类的 class 文件读入内存后，然后创建一个 Class 对象，这个过程是由类加载器完成，类加载器分为三类

启动类加载器：该加载器负责加载存放在 JDK\jre\lib 类库，启动类加载器是无法被 Java 程序直接引用
扩展类加载器：该加载器负责加载 JDK\jre\lib\ext 目录中，或者由 java.ext.dirs系统变量指定的路径中的所有类库（如javax.*开头的类），开发者可以直接使用扩展类加载器
应用类加载器：该类加载器负责加载用户类路径（ClassPath）所指定的类，开发者可以直接使用该类加载器（如果应用程序中没有自定义类加载器，一般情况下这个就是程序中默认的类加载器）

初始化

JVM 负责对类进行初始化，也就是对类静态属性进行初始化。在 Java 类中，对静态属性指定初始值的方式有两种：

声明静态属性时指定初始值
使用静态初始化块为静态属性指定初始值

类加载过程中主要是将 Class 文件（二进制字节流）加载到虚拟机内存中，真正执行字节码的操作（用户代码）是在类加载完成后才开始

反射机制

什么是反射

Java 反射机制的核心是在程序运行时动态加载类并获取类的详细信息，从而操作类或对象的属性和方法（本质是 JVM 得到 Class 对象之后，再通过 Class 对象进行反编译，从而获取对象的各种信息）

Java 属于先编译再运行的语言，对象类型在编译期确定
当程序在运行时可能需要动态加载某些类，通过反射可以在运行时动态地创建对象并调用其属性，不需要提前在编译期确定对象类型

反射的原理

传统静态加载类
```
Person person  =  new Person();
```
编译时已确定对象类型，程序运行时通过类加载器加载 Person 类，并创建该类的 Class 对象
反射动态加载类
```
Class object  =  Class.forName( "Person" );
```
编译时未确定对象类型，程序运行时通过类加载器无法加载 Person 类，只有到执行以上代码时，类加载器才知道对象类型，这时才开始加载 Person 类，创建该类的 Class 对象，并返回给 object 变量

Class 对象

每一个类通过类加载器完成加载后都将创建唯一的 Class 对象，用于保存对应类的元信息（属性、方法以及构造器等）

注意：Class 对象属于 Class 类型，是类加载器创建的特殊对象，不是类的实例化对象

Class object  =  Class.forName( "Person" );
Person person = （Person）object.newInstance();

反射通过获得的 Class 对象就可以得到类的元信息，调用 newInstance( ) 方法就是通过类的元信息来动态创建 Person 对象实例

三种方式获取 Class 对象

通过类对象实例的 getClass() 方法

Student student = new Student();
Class object = student.getClass();

通过任何数据类型（包括基本数据类型）的静态 class 属性
```
Class object = Student.class;
```
通过 Class 类的静态方法：forName(String className)
```
Class object = Class.forName("Student");
```

第一种没必要使用反射，第二种需要导入类包依赖太强，第三种简单灵活（反射推荐使用）

二种方式创建类对象实例

使用 Class 对象的 newInstance() 方法

Class object = Class.forName("Student");
Student student = (Student)object.newInstance();

使用 Class 对象获取 Constructor 对象，再调用 newInstance() 方法

Class object = Class.forName("Student");
Constructor constructor = object.getConstructor(Student.class);
Student student = (Student)constructor.newInstance("张三", 27);

第一种简单但只能调用无参构造器，第二种复杂但可以调用有参构造器

获取 Field 对象和 Method 对象

使用 Class 对象获取 Field 对象

Class object = Class.forName("Student");
Field fields[] = object.getDeclearedFields();

使用 Class 对象 Method 对象
```
Class object = Class.forName("Student");
Method methods[] = object.getDeclearedMethods();
```
Field 对象数组保存类的所有属性，Method 对象数组保存类的所有方法

反射的优缺点

优点

反射能够很方便的创建灵活的代码，这些代码可以在运行时动态加载
反射能够降低类与类之间的耦合度，常用于框架设计

缺点

反射会消耗一定系统资源，运行效率低
反射调用方法时可以忽略权限检查，因此可能会破坏封装性而导致安全问题

反射的用途

反编译
访问对象
IDE 智能提示
开发通用框架（主要用途）
加载数据库驱动

Java 程序员一般很少使用反射机制，除非为了获得某种灵活性

GC 垃圾回收机制

为什么需要垃圾回收

如果不进行垃圾回收，内存迟早都会被耗尽，因为我们在不断的分配内存空间而不进行回收。除非内存无限大，我们可以任性的分配而不回收，但是事实并非如此。所以，垃圾回收是必须的。

什么是 GC 垃圾回收机制

GC 是 Java 虚拟机 ( JVM ) 垃圾回收器提供的一种用于在系统空闲时间，不定时自动回收无任何引用的对象占据的内存空间的一种机制。

GC 由 JVM 负责，程序无法控制

GC 垃圾回收机制原理

垃圾回收(Garbage Collection)机制的原理就是利用一些算法进行内存的管理，从而有效的防止内存泄漏、有效的利用空闲空间（内存空间）。

垃圾回收机制所涉及的算法

计数法（Reference Counting Collector）
Tracing 算法
标记-清除算法
标记-整理算法
Copying 算法(Compacting Collector)
Generation 算法(Generational Collector)

垃圾回收方法

gc() 方法

System.gc( );
Runtime.getRuntime( ).gc( );

以上两种方式都是主动调用 gc() 方法，两者效果上是等价的
Java 的 GC 是由 JVM 自行调动的，在需要的时候才执行，上面的指令只是催促 JVM 尽快 GC 一次，是否执行 GC 最终还是由 JVM 决定

finalize() 方法

protected void finalize() throws Throwable { }

finalize( ) 方法是 Object 类中提供的一个方法，在 GC 准备释放对象所占用的内存空间之前，它将首先调用 finalize( )方法
在 Java 中，由于 GC 的自动回收机制，因而并不能保证 finalize 方法会被及时地执行（垃圾对象的回收时机具有不确定性）
finalize() 方法中一般用于释放非 Java 资源（如打开的文件资源、数据库连接等）,或是调用非 Java 方法（native 方法）时分配的内存（比如 C 语言的 malloc() 系列函数）
finalize() 方法的调用时机具有不确定性，从一个对象变得不可到达开始，到 finalize() 方法被执行，所花费的时间这段时间是任意长的

面试题：final、finally、finalize 三者的区别

注意：gc() 方法和 finalize() 方法都不可靠，只要 JVM 还没有快到耗尽内存的地步，GC 是不会浪费时间进行垃圾回收

posted @ 2021-09-13 19:08 嘛了对就念来过倒阅读(35) 评论(0) 编辑收藏举报

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