类加载器

类的加载

当程序要使用某个类时,如果该类还未被加载到内存中,则系统会通过加载,链接,初始化三步来实现对这个类进行初始化。

加载就是指将class文件读入内存,并为之创建一个Class对象。任何类被使用时系统都会建立一个Class对象。

链接指的是将Java类的二进制代码合并到JVM的运行状态之中的过程。在链接之前,这个类必须被成功加载。类的链接包括验证、准备和解析等几个步骤。

  • 验证:是否有正确的内部结构,并和其他类协调一致。
  • 准备:负责为类的静态成员分配内存,并设置默认初始化值
  • 解析:将类的二进制数据中的符号引用替换为直接引用

初始化就是以前讲过的初始化步骤,类初始化时机:

  • 创建类的实例
  • 访问类的静态变量,或者为静态变量赋值
  • 访问类的静态方法
  • 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命令来运行某个主类

类加载器

负责将.class文件加载到内存中,并为之生成对应的Class对象。虽然我们不需要关心类加载机制,但是了解这个机制我们就能更好的理解程序的运行。

类加载器的组成

Bootstrap ClassLoader 根类加载器,也被称为引导类加载器,负责Java核心类的加载。比如System,String等。在JDK中JRE的lib目录下rt.jar文件中。

Extension ClassLoader 扩展类加载器,负责JRE的扩展目录中jar包的加载,在JDK中JRE的lib目录下ext目录。

System ClassLoader 系统类加载器,负责在JVM启动时加载来自java命令的class文件,以及classpath环境变量所指定的jar包和类路径。

通过这些描述就可以知道我们常用的类,都是由谁来加载完成的。到目前为止我们已经知道把class文件加载到内存了,那么,如果我们仅仅站在这些class文件的角度,我们如何来使用这些class文件中的内容呢?这就是反射要研究的内容。

反射

JAVA反射机制是在运行状态中,对于任意一个类,都能够知道这个类的所有属性和方法;对于任意一个对象,都能够调用它的任意一个方法和属性;这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为java语言的反射机制。

要想解剖一个类,必须先要获取到该类的字节码文件对象。而解剖使用的就是Class类中的方法.所以先要获取到每一个字节码文件对应的Class类型的对象。

Class类

阅读API的Class类得知,Class 没有公共构造方法。Class 对象是在加载类时由 Java 虚拟机以及通过调用类加载器中的 defineClass 方法自动构造的。

获取Class对象的三种方式

方式一: 通过Object类中的getClass()方法

Person p = new Person(); 
Class c = p.getClass();

方式二: 通过 类名.class 获取到字节码文件对象(任意数据类型都具备一个class静态属性,看上去要比第一种方式简单)。

Class c2 = Person.class;

方式三: 通过Class类中的方法(将类名作为字符串传递给Class类中的静态方法forName即可)。

Class c3 = Class.forName("Person");

前两种你必须明确Person类型。第三种是指定这种类型的字符串就行.这种扩展更强.我不需要知道你的类.我只提供字符串,按照配置文件加载就可以了。

代码演示:

package typeinfo; 
 
/* 获取.class字节码文件对象的方式 
* 1:通过Object类中的getClass()方法 
* 2: 通过 类名.class 获取到字节码文件对象 
* 3: 反射中的方法, 
* public static Class<?> forName(String className) throws ClassNotFoundException 
* 返回与带有给定字符串名的类或接口相关联的 Class 对象 
*/ 
public class ReflectDemo { 
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException { 
// 1:通过Object类中的getClass()方法 
        Person p1 = new Person(); 
        Class c1 = p1.getClass(); 
        System.out.println("c1 = " + c1); 
// 2: 通过 类名.class 获取到字节码文件对象 
        Class c2 = Person.class; 
        System.out.println("c2 = " + c2); 
// 3: 反射中的方法 
        Class c3 = Class.forName("typeinfo.Person");// 包名.类名 
        System.out.println("c3 = " + c3); 
    } 
} 
//c1 = class typeinfo.Person 
//c2 = class typeinfo.Person 
//c3 = class typeinfo.Person
package typeinfo; 
public class Person { 
    //成员变量 
    public String name; 
    public int age; 
    private String address; 
 
    //构造方法 
    public Person() { 
        System.out.println("空参数构造方法"); 
    } 
    public Person(String name) { 
        this.name = name; 
        System.out.println("带有String的构造方法"); 
    } 
    //私有的构造方法 
    private Person(String name, int age){ 
        this.name = name; 
        this.age = age; 
        System.out.println("带有String,int的构造方法"); 
    } 
    public Person(String name, int age, String address){ 
        this.name = name; 
        this.age = age; 
        this.address = address; 
        System.out.println("带有String, int, String的构造方法"); 
    } 
    //成员方法 
    //没有返回值没有参数的方法 
    public void method1(){ 
        System.out.println("没有返回值没有参数的方法"); 
    } 
    //没有返回值,有参数的方法 
    public void method2(String name){ 
        System.out.println("没有返回值,有参数的方法 name= "+ name); 
    } 
    //有返回值,没有参数 
    public int method3(){ 
        System.out.println("有返回值,没有参数的方法"); 
        return 123; 
    } 
    //有返回值,有参数的方法 
    public String method4(String name){ 
        System.out.println("有返回值,有参数的方法"); 
        return "哈哈" + name; 
    } 
    //私有方法 
    private void method5(){ 
        System.out.println("私有方法"); 
    } 
    @Override 
    public String toString() { 
        return "Person [name=" + name + ", age=" + age + ", address=" + address+ "]"; 
    } 
}

通过反射获取构造方法并使用

在反射机制中,把类中的成员(构造方法、成员方法、成员变量)都封装成了对应的类进行表示。其中,构造方法使用类Constructor表示。可通过Class类中提供的方法获取构造方法:

返回一个构造方法:

public Constructor<T> getConstructor(Class<?>... parameterTypes) 获取public修饰, 指定参数类型所对应的构造方法
public Constructor<T> getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes) 获取指定参数类型所对应的构造方法(包含私有的)

返回多个构造方法

public Constructor<?>[] getConstructors() 获取所有的public 修饰的构造方法
public Constructor<?>[] getDeclaredConstructors() 获取所有的构造方法(包含私有的)

获取构造方法的代码演示:

package typeinfo; 
 
import java.lang.reflect.Constructor; 
 
public class ReflectConstructorDemo { 
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException { 
//获取Class对象 
        Class c = Class.forName("typeinfo.Person");//包名.类名 
//获取所有的构造方法 
//Constructor[] cons = c.getConstructors(); 
        Constructor[] cons = c.getDeclaredConstructors(); 
        for (Constructor con : cons) { 
            System.out.println(con); 
        } 
        System.out.println("------------------------"); 
//获取一个构造方法 
//public Person() 
        Constructor con1 = c.getConstructor(null); 
        System.out.println(con1); 
//public Person(String name) 
        Constructor con2 = c.getConstructor(String.class); 
        System.out.println(con2); 
//private Person(String name, int age) 
        Constructor con3 = c.getDeclaredConstructor(String.class, int.class); 
        System.out.println(con3); 
//public Person(String name, int age, String address) 
        Constructor con4 = c.getDeclaredConstructor(String.class, int.class, String.class); 
        System.out.println(con4); 
    } 
} 
//public typeinfo.Person(java.lang.String,int,java.lang.String) 
//private typeinfo.Person(java.lang.String,int) 
//public typeinfo.Person(java.lang.String) 
//public typeinfo.Person() 
//        ------------------------ 
//public typeinfo.Person() 
//public typeinfo.Person(java.lang.String) 
//private typeinfo.Person(java.lang.String,int) 
//public typeinfo.Person(java.lang.String,int,java.lang.String)

通过反射方式,获取构造方法,创建对象

步骤如下:

1. 获取到Class对象

2. 获取指定的构造方法

3. 通过构造方法类Constructor中的方法 newInstance ,创建对象

代码演示:

package typeinfo; 
 
import java.lang.reflect.Constructor; 
import java.lang.reflect.InvocationTargetException; 
 
public class ConstructorDemo { 
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException, 
InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException, InvocationTargetException {
//1,获取到Class对象 Class c = Class.forName("typeinfo.Person");//包名.类名 //2,获取指定的构造方法 //public Person() //Constructor con = c.getConstructor(null); //public Person(String name, int age, String address) Constructor con = c.getConstructor(String.class, int.class, String.class); //3,通过构造方法类中Constructor的方法,创建对象 //Object obj = con.newInstance(null); Object obj = con.newInstance("小明", 22, "哈尔滨"); //显示 System.out.println(obj); } } //带有String, int, String的构造方法 //Person [name=小明, age=22, address=哈尔滨]

通过反射方式,获取私有构造方法,创建对象

AccessibleObject 类是 Field、Method 和 Constructor 对象的父类。它提供了将反射的对象标记为在使用时取消默认 Java 语言访问控制检查的能力。

对于公共成员、默认(打包)访问成员、受保护成员和私有成员,在分别使用 Field、Method 或 Constructor 对象来设置或获取字段、调用方法,或者创建和初始化类的新实例的时候,会执行访问检查。常用方法如下:

public void setAccessible(boolean flag) throws SecurityException 

参数值为 true ,则指示反射的对象在使用时应该取消 Java 语言访问检查。参数值为 false 则指示反射的对象应该实施 Java 语言访问检查。

 获取私有构造方法,步骤如下:

1. 获取到Class对象

2. 获取指定的构造方法

3. 暴力访问, 通过setAccessible(boolean flag)方法

4. 通过构造方法类Constructor中的 newInstance 方法,创建对象

代码演示:

package typeinfo; 
 
import java.lang.reflect.Constructor; 
import java.lang.reflect.InvocationTargetException; 
 
public class ConstructorDemo2 { 
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException, 
InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {
//1,获取到Class对象 Class c = Class.forName("typeinfo.Person");//包名.类名 //2,获取指定的构造方法 //private Person(String name, int age) Constructor con = c.getDeclaredConstructor(String.class, int.class); //3,暴力反射 con.setAccessible(true);//取消 Java 语言访问检查 //4,通过构造方法类中的功能,创建对象 Object obj = con.newInstance("小明", 23); System.out.println(obj); } } //带有String,int的构造方法 //Person [name=小明, age=23, address=null]

通过反射获取成员变量并使用

在反射机制中,把类中的成员变量使用类Field表示。可通过Class类中提供的方法获取成员变量:

返回一个成员变量

public Field getField(String name) 获取指定的public修饰的变量
public Field getDeclaredField(String name) 获取指定的任意变量(包含私有)

返回多个成员变量

public Field[] getFields() 获取所有public修饰的变量
public Field[] getDeclaredFields() 获取所有的变量 (包含私有)

获取成员变量的代码演示:

package typeinfo; 
 
import java.lang.reflect.Field; 
 
public class FieldDemo { 
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, SecurityException { 
//获取Class对象 
        Class c = Class.forName("typeinfo.Person"); 
//获取成员变量 
//多个变量 
//Field[] fields = c.getFields(); 
        Field[] fields = c.getDeclaredFields(); 
        for (Field field : fields) { 
            System.out.println(field); 
        } 
        System.out.println("-----------------"); 
//一个变量 
//public int age; 
        Field ageField = c.getField("age"); 
        System.out.println(ageField); 
//private String address 
        Field addressField = c.getDeclaredField("address"); 
        System.out.println(addressField); 
    } 
} 
//public java.lang.String typeinfo.Person.name 
//public int typeinfo.Person.age 
//private java.lang.String typeinfo.Person.address 
//        ----------------- 
//public int typeinfo.Person.age 
//private java.lang.String typeinfo.Person.address 
// 
//        Process finished with exit code 0

通过反射,创建对象,获取指定的成员变量,进行赋值与获取值操作

获取成员变量,步骤如下:

1. 获取Class对象

2. 获取构造方法

3. 通过构造方法,创建对象

4. 获取指定的成员变量(私有成员变量,通过setAccessible(boolean flag)方法暴力访问)

5. 通过方法,给指定对象的指定成员变量赋值或者获取值 public void set(Object obj, Object value) ,在指定对象obj中,将此 Field 对象表示的成员变量设置为指定的新值。

 public Object get(Object obj)  返回指定对象obj中,此 Field 对象表示的成员变量的值。

代码演示:

package typeInfo; 
 
import java.lang.reflect.Constructor; 
import java.lang.reflect.Field; 
import java.lang.reflect.InvocationTargetException; 
 
/** 
 * Created by yang on 2017/7/4. 
 */ 
public class FieldDemo2 { 
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException, InstantiationException, IllegalAccessException, 
            IllegalArgumentException, InvocationTargetException, NoSuchFieldException { 
//1,获取Class对象 
        Class c = Class.forName("typeInfo.Person"); 
//2,获取构造方法 
//public Person(String name) 
        Constructor con = c.getConstructor(String.class); 
//3,通过构造方法,创建对象 
        Object obj = con.newInstance("小明"); 
//4,获取指定的成员变量 
//public String name; 
        Field nameField = c.getField("name"); 
//public int age; 
        Field ageField = c.getField("age"); 
//private String address; 
        Field addressField = c.getDeclaredField("address"); 
        addressField.setAccessible(true); //取消 Java 语言访问检查 
//5,通过方法,给指定对象的指定成员变量赋值或者获取值 
        System.out.println("name = "+ nameField.get(obj)); 
        System.out.println("age = "+ ageField.get(obj)); 
        System.out.println("address = "+ addressField.get(obj)); 
//赋值 
        ageField.set(obj, 23); 
        addressField.set(obj, "凯利广场"); 
        System.out.println("------------------------"); 
        System.out.println("name = "+ nameField.get(obj)); 
        System.out.println("age = "+ ageField.get(obj)); 
        System.out.println("address = "+ addressField.get(obj)); 
    } 
} 
//带有String的构造方法 
//name = 小明 
//age = 0 
//address = null 
//------------------------ 
//name = 小明 
//age = 23 
//address = 凯利广场

通过反射获取成员方法并使用

在反射机制中,把类中的成员方法使用类Method表示。可通过Class类中提供的方法获取成员方法:

返回获取一个方法:

public Method getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)//获取public 修饰的方法
public Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes) // 获取任意的方法,包含私有的

参数1: name 要查找的方法名称; 参数2: parameterTypes 该方法的参数类型

返回获取多个方法:

public Method[] getMethods() //获取本类与父类中所有public 修饰的方法 
public Method[] getDeclaredMethods() //获取本类中所有的方法(包含私有的)

获取成员方法的代码演示:

package typeInfo; 
 
import java.lang.reflect.Method; 
 
/** 
 * Created by yang on 2017/7/4. 
 */ 
public class MethodDemo { 
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException { 
//获取Class对象 
        Class c = Class.forName("typeInfo.Person"); 
//获取多个方法 
//Method[] methods = c.getMethods(); 
        Method[] methods = c.getDeclaredMethods(); 
        for (Method method : methods) { 
            System.out.println(method); 
        } 
        System.out.println("-----------------------"); 
//获取一个方法: 
//public void method1() 
        Method method = c.getMethod("method1", null); 
        System.out.println(method); 
//public String method4(String name){ 
        method = c.getMethod("method4", String.class); 
        System.out.println(method); 
//私有方法 
//private void method5() 
        method = c.getDeclaredMethod("method5", null); 
        System.out.println(method); 
    } 
} 
//public java.lang.String typeInfo.Person.toString() 
//public void typeInfo.Person.method2(java.lang.String) 
//public int typeInfo.Person.method3() 
//public java.lang.String typeInfo.Person.method4(java.lang.String) 
//public void typeInfo.Person.method1() 
//private void typeInfo.Person.method5() 
//        ----------------------- 
//public void typeInfo.Person.method1() 
//public java.lang.String typeInfo.Person.method4(java.lang.String) 
//private void typeInfo.Person.method5()

通过反射,创建对象,调用指定的方法

获取成员方法,步骤如下:

1. 获取Class对象

2. 获取构造方法

3. 通过构造方法,创建对象

4. 获取指定的方法

5. 执行找到的方法

 public Object invoke(Object obj, Object... args)   ,执行指定对象obj中,当前Method对象所代表的方法,方法要传入的参数通过args指定。

代码演示:

package typeInfo; 
 
import java.lang.reflect.Constructor; 
import java.lang.reflect.InvocationTargetException; 
import java.lang.reflect.Method; 
 
/** 
 * Created by yang on 2017/7/4. 
 */ 
public class MethodDemo2 { 
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException, 
            InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException, InvocationTargetException { 
 
//1, 获取Class对象 
        Class c = Class.forName("typeInfo.Person"); 
//2,获取构造方法 
//public Person(String name, int age, String address){ 
        Constructor con = c.getConstructor(String.class, int.class, String.class); 
//3,通过构造方法,创建对象 
        Object obj = con.newInstance("小明", 23, "哈尔滨"); 
//4,获取指定的方法 
//public void method1()  没有返回值没有参数的方法 
//Method m1 = c.getMethod("method1", null); 
//public String method4(String name) 
        Method m4 = c.getMethod("method4", String.class); 
//5,执行找到的方法 
//m1.invoke(obj, null); 
        Object result = m4.invoke(obj, "yyb"); 
        System.out.println("result = " + result); 
    } 
} 
 
//带有String, int, String的构造方法 
//有返回值,有参数的方法 
//result = 哈哈yyb

通过反射,创建对象,调用指定的private 方法

获取私有成员方法,步骤如下:

1. 获取Class对象

2. 获取构造方法

3. 通过构造方法,创建对象

4. 获取指定的方法

5. 开启暴力访问

6. 执行找到的方法

 public Object invoke(Object obj, Object... args) ,执行指定对象obj中,当前Method对象所代表的方法,方法要传入的参数通过args指定。

代码演示:

package typeInfo; 
 
import java.lang.reflect.Constructor; 
import java.lang.reflect.InvocationTargetException; 
import java.lang.reflect.Method; 
 
/** 
 * Created by yang on 2017/7/4. 
 */ 
public class MethodDemo3 { 
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException, InstantiationException,
IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException, InvocationTargetException {
//1, 获取Class对象 Class c = Class.forName("typeInfo.Person"); //2,获取构造方法 //public Person(String name, int age, String address){ Constructor con = c.getConstructor(String.class, int.class, String.class); //3,通过构造方法,创建对象 Object obj = con.newInstance("小明", 23, "哈尔滨"); //4,获取指定的方法 //private void method5(){ Method m5 = c.getDeclaredMethod("method5", null); //5,开启暴力访问 m5.setAccessible(true); //6,执行找到的方法 m5.invoke(obj, null); } } //带有String, int, String的构造方法 //私有方法

 泛型擦除

将已存在的ArrayList<Integer>集合中添加一个字符串数据,如何实现呢?其实程序编译后产生的.class文件中是没有泛型约束的,这种现象我们称为泛型的擦除。那么,我们可以通过反射技术,来完成向有泛型约束的集合中,添加任意类型的元素。

代码如下:

package typeInfo; 
 
import java.lang.reflect.InvocationTargetException; 
import java.lang.reflect.Method; 
import java.util.ArrayList; 
 
/** 
 * Created by yang on 2017/7/4. 
 */ 
public class ReflectTest { 
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException, 
            IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException, InvocationTargetException { 
        ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>(); 
//添加元素到集合 
        list.add(new Integer(30)); 
        list.add(new Integer("12345")); 
        list.add(123); 
//list.add("哈哈");//因为有泛型类型的约束 
        System.out.println(list); 
//通过反射技术,实现添加任意类型的元素 
//1, 获取字节码文件对象 
//Class c = list.getClass(); 
//Class c = ArrayList.class; 
        Class c = Class.forName("java.util.ArrayList"); 
//2, 找到add()方法 
// public boolean add(E e) 
        Method addMethod = c.getMethod("add", Object.class); 
//3,  执行add()方法 
        addMethod.invoke(list, "哈哈");// list.add("哈哈"); 
        System.out.println(list); 
    } 
} 
//[30, 12345, 123] 
//[30, 12345, 123, 哈哈]

反射配置文件

通过反射配置文件,运行配置文件中指定类的对应方法

读取Peoperties.txt文件中的数据,通过反射技术,来完成Person对象的创建,Peoperties.txt(放在src目录下)文件内容如下:

className=typeInfo.Person
methodName=method5

读取配置文件,调用指定类中的对应方法

package typeInfo; 
 
import java.io.FileInputStream; 
import java.io.FileNotFoundException; 
import java.io.IOException; 
import java.lang.reflect.Constructor; 
import java.lang.reflect.InvocationTargetException; 
import java.lang.reflect.Method; 
import java.util.Properties; 
 
/** 
 * Created by yang on 2017/7/4. 
 */ 
public class ReflectTest2 { 
    public static void main(String[] args) 
            throws FileNotFoundException, IOException, ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException, 
            InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException { 
// 通过Properties集合从文件中读取数据 
        Properties prop = new Properties(); 
// 读取文件中的数据到集合中 
        prop.load(new FileInputStream("src/properties.txt")); 
// 获取键所对应的值 
        String className = prop.getProperty("className"); 
        System.out.println(className); 
// 1,获取Person.class 字节码文件对象 
        Class c = Class.forName(className); 
// 2,获取构造方法 
// public Person(String name, int age, String address) 
        Constructor con = c.getConstructor(String.class, int.class, String.class); 
// 3,创建对象 
        Object obj = con.newInstance("小明", 20, "中国"); 
        System.out.println(obj); 
// 4,获取指定的方法 
// private void method5(){} 
        String methodName = prop.getProperty("methodName"); 
        Method m5 = c.getDeclaredMethod(methodName, null); 
// 5,开启暴力访问 
        m5.setAccessible(true); 
// 6,执行找到的方法 
        m5.invoke(obj, null); 
    } 
} 
 
//typeInfo.Person 
//带有String, int, String的构造方法 
//Person [name=小明, age=20, address=中国] 
//私有方法
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