类加载器、反射

类加载器、反射

1.类加载器

1.1类加载【理解】

◆类加载的描述
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
◆类的加载
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
1.验证阶段：用于检验被加载的类是否有正确的内部结构，并和其他类协调一致
2.准备阶段：负责为类的类变量分配内存，并设置默认初始化值
3.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
在该阶段，主要就是对类变量进行初始化
◆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，则系统依次执行这些初始化语句
◆注意：在执行第2个步骤的时候，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
1.创建类的实例
2.调用类的类方法
3.访问类或者接口的类变量，或者为该类变量赋值
4.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
5.初始化某个类的子类
6.直接使用java.exe命令来运行某个主类

1.2类加载器【理解】

1.2.1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。虽然我们不用过分关心类加载机制，但是了解这个机制我们就能更好的理解程序的运行！

1.2.2JVM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Class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

1.2.3Java中的内置类加载器

◆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其祖先定义的Java SE平台API，其实现类和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

1.2.4ClassLoader 中的两个方法

●方法分类

方法名	说明
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

●示例代码

public class ClassLoaderDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //static ClassLoader getSystemClassLoader()：返回用于委派的系统类加载器
        ClassLoader c = ClassLoader.getSystemClassLoader();
        System.out.println(c); //AppClassLoader

        //ClassLoader getParent()：返回父类加载器进行委派
        ClassLoader c2 = c.getParent();
        System.out.println(c2); //PlatformClassLoader

        ClassLoader c3 = c2.getParent();
        System.out.println(c3); //null
    }
}

2.反射

2.1反射的概述

是指在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，可以极大的增强程序的灵活性，程序不用在编译期就完成确定，在运行期仍然可以扩展

2.2获取Class类对象的三种方式

2.2.1三种方式分类

1.类名.class属性
2.对象名.getClass()方法
3.Class.forName(全类名)方法

2.3反射获取构造方法并使用

2.3.1Class类获取构造方法对象的方法

方法分类

方法名	说明
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

2.3.2Constructor类用于创建对象的方法

方法名	说明
T newInstance(Object…initargs)	根据指定的构造方法创建对象

//创建字节码文件对象的方法
//方式一
Student s =new Student();
Class<? extends Student> c3 = s.getClass();
//方式二
Class<Student> c1 = Student.class;
Class<Student> c2 = Student.class;
//方式三
Class<?> c4 = Class.forName("com.itheima_02.Student");
//根据字节码文件对象获取构造方法
Constructor<?>[] cons = c1.getDeclaredConstructors();//获取所有的构造方法
Constructor<?> con = c1.getConstructor();//获取单个的构造方法
////利用单个的构造方法创建对象
Object o = con.newInstance();

2.4反射获取构造方法

public class ReflectDemo01 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
        Class<?> c1 = Class.forName("com.fyyxc.Student");
        //获取所有的构造方法
        Constructor<?>[] cons = c1.getDeclaredConstructors();
        for (Object con : cons) {
            System.out.println(con);
        }
        //获取单个的构造方法
        Constructor<?> con = c1.getConstructor();
        //利用单个的构造方法创建对象
        Object o = con.newInstance();
        System.out.println(o);
        Constructor<?> con1 = c1.getDeclaredConstructor(String.class,int.class,String.class);
        Object o1 = con1.newInstance("悦悦",18,"北京");
        System.out.println(o1);
    }
}
package com.fyyxc;

public class Student {
    //成员变量：一个私有，一个默认，一个公共
    private String name;
    protected int age;
    public String address;

    //构造方法：一个私有，一个默认，两个公共
    public Student() {
    }

    private Student(String name) {
        this.name = name;
    }

    Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public Student(String name, int age, String address) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.address = address;
    }

    //成员方法：一个私有，四个公共
    private void function() {
        System.out.println("function");
    }

    public void method1() {
        System.out.println("method");
    }

    public void method2(String s) {
        System.out.println("method:" + s);
    }

    public String method3(String s, int i) {
        return s + "," + i;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                ", address='" + address + '\'' +
                '}';
    }
}

2.6反射获取成员变量并使用

2.6.1Class类获取成员变量对象的方法

方法分类

方法名	说明
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 name)	返回单个公共成员变量对象
Field getDeclaredField(String name)	返回单个成员变量对象

2.6.2Field类用于给成员变量赋值的方法

方法名	说明
voidset(Object obj,Object value)	给obj对象的成员变量赋值为value

public class ReflectDemo01 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
        Class<?> c1 = Class.forName("com.fyyxc.Student");
        Field addressField = c1.getDeclaredField("address");
        Field nameFiled = c1.getDeclaredField("name");
        Field ageFiled = c1.getDeclaredField("age");
        Constructor<?> con = c1.getConstructor();
        Object obj = con.newInstance();
        addressField.set(obj,"北京");
        //暴力反射
        nameFiled.setAccessible(true);
        nameFiled.set(obj,"悦悦");
        ageFiled.setAccessible(true);
        ageFiled.set(obj,18);
        System.out.println(obj);

    }
}

2.7反射获取成员方法

2.7.1Class类获取成员方法对象的方法

●方法分类

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方法名	说明
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

2.7.2Method类用于执行方法的方法

方法名	说明
Objectinvoke(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 class ReflectDemo02 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
        Class<Student> c =(Class<Student>) Class.forName("com.itheima_02.Student");
        Constructor<Student> con = c.getConstructor();
        Student obj = con.newInstance();
        Method method2 = c.getMethod("method2", String.class);
        String obj1 = (String)method2.invoke(obj, "林青霞");
        System.out.println(obj1);
        System.out.println("--------------------");
        Method method3 = c.getMethod("method3", String.class, int.class);
        String stu =(String) method3.invoke(obj, "悦悦", 18);
        System.out.println(stu);
        Method functionMethod = c.getDeclaredMethod("function");
        functionMethod.setAccessible(true);
        String fun =(String) functionMethod.invoke(obj);
        System.out.println(fun);
    }
}

2.8反射的案例

2.8.1反射练习之越过泛型检查

案例需求
通过反射技术，向一个泛型为Integer的集合中添加一些字符串数据
代码实现

/*
    练习：我有一个ArrayList<Integer>集合，现在我想在这个集合中添加一个字符串数据，如何实现？
 */
//反射用来完成一些权限约束下不能完成的操作
public class ReflectTest01 {
    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
        ArrayList<Integer> array =new ArrayList<>();
        Class<? extends ArrayList> c = array.getClass();
        //越过泛型检测来添加一个不同类型的数据
        Method addMethod = c.getMethod("add", Object.class);
        Object o = addMethod.invoke(array, "123");
        System.out.println(o);
        System.out.println(array);
    }
}

注意
有如下Student类，下列选项哪个是通过反射创建Student类对象()

package com.fyyxc;

public class Student {
}

A:
Student student = new Student();
B:
Student student = Student.class.newInstance();
C:
Student student = Student.getClass();
D:
Studnet student = Class.forName("com.itheima.Student").newInstance();

答案:B
B. Student student = Student.class.newInstance();调用newInstance()方法返回的是可以直接是Student类型对象 - 正确答案
C. Student student = Student.getClass();编译时报错，Student类中没有getClass()方法。
D. Studnet student = Class.forName(“com.itheima.Student”).newInstance(); 通过Class.forName获取到的字节码对象没有泛型, 默认是Object类型, 所以无法直接使用Student类型变量接收 需要强转.
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