Java 反射（十五）

反射

类加载器

概述

• 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，如果不出现意外情况，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：用于验证被加载的类是否有正确的内部结构，并和其他类协调一致
• 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

• 概述：在此阶段，主要对类变量的初始化

• 类的初始化步骤：

  1. 假如类还未被加载和连接，则程序先加载并连接该类
  2. 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
  3. 假如类中有初始化语句，则系统依次执行初始化语句

  注意：在执行第 2 个步骤时，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
  • 调用类的类方法
  • 访问类或者接口的类变量，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 命令来运行某个子类

类加载器

• ClassLoader：是负责加载类的对象
• 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，并且没有父类 null
  • Platform class loader ：平台类加载器可以看到所有平台类，平台类包括由平台类加载器或者祖先定义的 Java SE 平台 API，其他实现类和 JDK 特定的运行时类
  • System class loader ：它也被称为应用程序类加载器，与平台类加载器不同。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类加载器
  • ClassLoader getParent() ：返回父类加载器进行委派

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

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，该类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

反射

概述

• Java 反射机制：是指再运行时去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，可以极大地增强程序的灵活性。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

• 当想要通过反射去使用一个类，首先需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

• Java 提供了三种方式获取 Class 类型对象：

  • 使用类的 class 属性来获取该类对应的 Class 对象

    Class<类名> c = 类名.class;
    

  • 调用对象的 getClass() 方法，返回该对象所属类对应的 Class 对象，该方法是 Object 类中的方法

    Class<类名> c = new 类名().getClass();
    

  • 使用 Class 类中的静态方法 forName(String className)

    Class<类名> c = Class.forName(包名.类名);
    // 该方法的字符串参数的值是某个类的全路径，即完整包名的路径
    

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<?>[] getConstructor(Class<?>... parameterTypes) ：返回单个公共构造方法对象
  • Constructor<?>[] getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes) ：返回单个构造方法对象

  注意：基本数据类型也可以通过 .class 得到对应的 Class 对象

• Constructor 类中用于创建对象的方法：

  • T newInstance(Object... initargs) ：根据指定的构造方法创建对象
  • public void setAccessible(boolean flag) ：值为 true 时，取消访问权限检查（该方法用于使用私有构造方法创建对象）

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 paraName) ：返回单个公共成员变量对象
  • Field getDeclaredField(String paraName) ：返回单个成员变量对象

• File 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
  • public void setAccessible(boolean flag) ：值为 true 时，取消访问权限检查（该方法用于为私有成员变量赋值）

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，包括继承的
  • 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

• Method 类中用于调用成员方法的方法

  • Object invoke(Object obj,Object... args) ：调用 obj 对象的成员方法，参数是 args，返回值是 Object 类型
  • public void setAccessible(boolean flag) ：值为 true 时，取消访问权限检查（该方法用于调用私有成员方法）

反射越过泛型检查

// 创建一个ArrayList对象
ArrayList<Integer> arr = new ArrayList<>();

// 获取arr对应的二进制字节码对象
Class<?> c = arr.getClass();

// 获取成员方法add
Method addMethod = c.getMethod("add",Object.class);

// 调用成员方法add
addMethod.invoke(arr,"hello");
addMethod.invoke(arr,"world");

// 遍历时需要按照Object类型进行输出
for (Object i : arr){
    System.out.println(i);
}