第18章 类加载机制与反射

1.Java类加载器的原理和机制

（1）JVM和类

当调用java命令运行某个Java程序时，该命令将会启动一个Java虚拟机进程。

（2）类的加载

类加载指的是将类的class文件读入内存，并为之创建一个java.lang.Class对象。

（3）类的连接

当类加载之后，系统为之生成一个对应的Class对象，接着进入连接阶段，负责把类的二进制数据合并到JRE中。

（4）类的初始化

虚拟机负责对类进行初始化，主要是对类变量进行初始化。指定初始值有两种方式：

1. 声明类变量时指定初始值；
2. 使用静态初始化块为类变量指定初始值。

JVM初始化一个类的步骤：

1. 假如这个类还没有被加载和连接，则程序先加载并连接该类
2. 假如该类的直接父类还没有初始化，则先初始化其直接父类
3. 假如类中有初始化语句，则系统依次执行这些初始化语句。

对于一个final型的类变量，如果该类变量的值在编译时就可以确定下来，那么这个类变量相当于“宏变量”。

当使用ClassLoader类的loadClass()方法来加载某个类时，该方法只是加载该类，并不会执行该类的初始化，使用Class的forName()静态方法才会导致强制初始化该类。

 

2.类加载器

JVM启动时，初始类加载器由三个类加载器组成：

Bootstrap ClassLoader:根类加载器

Extension ClassLoader:扩展类加载器

System ClassLoader:系统类加载器

JVM类加载器机制主要有三种：

全盘负责、父类委托、缓存机制

JVM的根类加载器并不是Java实现的，而且由于程序通常无须访问根类加载器，因此访问扩展类加载器的父类加载器时返回null。

自定义类加载器：ClassLoader类和URLClassLoader类

除根类加载器之外的所有类加载器都是ClassLoader子类的实例。ClassLoader提供两个关键方法：

loadClass(String name , Boolean resolve)：根据指定名称来加载类，获取指定类对应的Class对象

findClass(String name)：根据指定名称来查找类

 

3.通过反射查看类信息

程序需要在运行时发现对象和类的真实信息，有两种做法：

1）假设在编译和运行时都完全知道类型的具体信息，在这种情况下，可以先使用instanceof运算符进行判断，再2利用强制类型转换将其转换成其运行时类型的变量即可。

2）编译时根本无法预知该对象和类可能属于哪些类，程序只靠运行时信息来发现该对象和类的真实信息，必须使用反射。

第二种方法的步骤如下：

（1）获得Class对象

每个类被加载之后，系统就会生成一个对应的Class对象，通过该Class对象就可以访问到JVM中的这个类。一般采用两种方法：

    1）使用Class类的forName(String clazzName)静态方法，传入字符串参数（是某个类的全限定类名，即添加完整包名）

    2）调用某个类的class属性来获取该类对应的Class对象，例如Person.class

（2）从Class中获取信息

通过Class对象可以得到大量的Method、Constructor、Field等对象。

方法参数反射利用java.lang.reflect包下的Executable抽象类获取指定类的构造器或方法的属性信息。Executable基类提供了isVarArgs()方法用于判断该方法或构造器是否包含数量可变的形参，通过getModifiers()方法来获取该方法或构造器的修饰符。

 

4.使用反射生成并操作对象

Class对象可以获得类里的方法（Method）、构造器（Constructor）、成员变量（Field）。这三个类都位于java.lang.reflect包下，并实现了java.lang.reflect.Member接口。

（1）创建对象

通过反射来生成对象需要先使用Class对象获取指定的Constructor对象，再调用Constructor对象的newInstance()方法来创建该Class对象对应类的实例。具体来说利用指定构造器来创建Java对象，需要如下三个步骤：

1. 获取该类的Class对象（两种方法）
2. 利用Class对象的getConstructor()方法来获取指定构造器
3. 调用Constructor的newInstance()方法来创建Java对象。

如：

Class<?> jframeClazz = Class.forName(“javax.swing.JFrame”);
Constructor ctor = jframeClazz.getConstructor(String.class);
Object boj = ctor.newInstance(“测试窗口”)；
System.out.println(obj)；

（2）调用方法

通过Class对象的getMethod()方法获取指定方法，返回Method对象。

Method里包含一个invoke()方法，方法签名如下：

Object invoke(Object obj , Object …args):后面的args是执行该方法时传入该方法的实参。

（3）访问成员变量值

通过Class对象的getField()方法获取该类指定成员变量。使用getXxx(Object obj)获取obj对象的成员变量值（如果成员变量的类型是引用类型，则取消get后面的Xxx）和setXxx(Object obj , Xxx val)将obj对象的成员变量设置成val值。包括private修饰的成员变量。

（4）操作数组

使用Array提供的常用方法动态地创建数组，操作数组元素等。

 

5.使用反射生成JDK动态代理

使用Proxy和InvocationHandler创建动态代理

Proxy提供了用于创建动态代理类和代理对象地静态方法，它也是所有动态代理类的父类。

 

6.使用反射来获取泛型信息

当成员变量的类型是有泛型类型的类型，如Map<String , Integer>类型，则不能准确的得到成员变量的泛型参数，可以使用如Type gType = f.getGenericType（）获取该成员变量的泛型类型。然后将Type对象强制类型转换为ParameterizedType对象，ParameterizedType代表被参数化的类型，也就是增加了泛型限制的类型。