Java類型信息（RTTI和反射）

　　要想在IT領域站得住腳，必須得不斷地學習來強化本身，可是學過的技術不實踐很容易便被遺忘，因此一直都打算開個博客，來記錄本身學的知識，另外也能夠分享給有須要的人！

　　最近在學習反射，爲了更好地理解反射，就去查各類資料學習了java類型信息。

　　目錄

• 前言
• java類的加載和初始化
• Class對象
• java類型信息

　　1、前言

　　在瞭解java類型信息前，須要先了解咱們編寫的類在Java中是如何加載的，以及Class類的基本概念和做用，以方便咱們更好理解Java類型信息。

 

　　2、類的加載和初始化 

　　2.1 類的加載

　　當程序要使用某個類時，若是該類還未被加載到內存中，則系統會經過加載，鏈接，初始化三步來實現對這個類的初始化。

• 加載
  • 就是指class文件讀入內存，併爲之建立一個Class對象（下文會詳細介紹）
  • 任何類被使用時系統都會爲之創建一個Class對象。
• 鏈接
  • 驗證 是否有正確的內部結構，並和其餘類協調一致
  • 準備 負責爲類的靜態成員分配內存，並設置默認初始化值
  • 解析 對類中的接口、類、方法、變量的符號引用進行解析並定位，解析成直接引用（符號引用就是編碼時用字符串表示某個變量、接口的位置，直接引用就是根據符號引用翻譯出來的地址）
• 初始化
  • 初始化Java代碼和靜態Java代碼塊，即在內存中創建java內存模型

　　2.2 類的加載時機

• 第一次建立類的實例
• 訪問類的靜態變量，或者爲靜態變量賦值
• 調用類的靜態方法
• 使用反射方法強制建立某個類或接口對應的java.lang.Class對象
• 初始化某個類的子類
• 直接使用java.exe命令來運行某個類

　　2.3類加載器

• Bootstrap ClassLoader 根類加載器
• Extension ClassLoader 擴展類加載器
• System ClassLoader 系統類加載器

• Bootstrap ClassLoader 根類加載器
  • 　　也被稱爲引導類的加載器，負責Java核心類的加載
    • 　　　　好比System String等，在JDK中JRE的lib目錄下rt.jar文件中
• Extension ClassLoader擴展類加載器
  • 　　負責JRE的擴展目錄中jar包的加載
    • 　　　　在JDK中JRE的lib目錄下ext目錄
• System ClassLoader系統類加載器
  • 　　負責在JVM啓動時加載來自java命令的class文件，以及classpath環境變量所指定的jar包和類型

　　2.4 雙親委派模型

　　類加載器Java類如同其餘的Java類同樣，也是要由類加載器來加載的。除了啓動類根類加載器每一個類都有其父類加載器（父子關係有組合（不是繼承）來實現）。

　　所謂雙親委派模型是指每次收到類加載請求時，先將請求委派給父類加載器完成（全部加載請求最終會委派到頂層的Bootstrap Class Loader加載器中），若是父類加載器沒法完成這個加載（該加載器的搜索範圍沒有找到對應的類），子類嘗試本身加載。

                                                                        

　　　　　　雙親委派好處

• • • 避免同一個類被加載屢次
    • 每一個加載 器只能加載本身範圍內的類

3、Class類

　　Class類封裝一個對象和接口的運行時的狀態（即在這個類的對象中記錄每一個對象所屬的類，保存類的類型信息）。操做類對象在使用前會經歷上文所說的加載過程（加載、裂解和初始化），併爲之建立一個Class類的對象---Class對象，存放在操做類的.class文件中。這個Class類對象與操做類class是一一對應的，即當一個操做類被加載後，就不會重複加載。而經過該class對象，就能夠訪問對應的class。咱們能夠把Class理解爲一個類的標識對象，它至關因而一個類的銘牌。拿到一個Class，咱們就能夠找到對應的類。

注意，Class類沒有公有（public）構造方法，所以不能顯式地聲明一個Class對象，只在類加載時建立。

從Class對象中能夠得到的信息：

• • 獲取到class所包含的構造器
  • 獲取到class所包含的方法
  • 獲取到class所包含的成員變量
  • 獲取到class所包含的Annotation

 

另外，網上不少帖子說，一旦某個操做類的Class對象被載入內存，就用它來產生該操做類的全部對象！

獲取Class對象的三種方式：

• • 調用Object類的getClass（）方法來獲得Class對象，如：

1 Dog dog; 2 Class class = dog.getClass();

• • 使用Class類中的靜態方法forName（string）得到與參數string對象的類的Class對象。例如

1 Class class = Class.forName("Dog");

• • 任何類都具有一個靜態的屬性（class屬性），可引用這個屬性得到對應的Class對象，如：

1 Class class = Dog.class;

Class類經常使用的方法：

• • getName()
  • o 返回由 類對象表示的實體（類，接口，數組類，原始類型或空白）的名稱，做爲 String 。
  • newInstance()
  • o 建立由此 類對象表示的類的新實例。
  • getClassLoader
  • o 返回該類的類加載器

 

4、Java類型信息

　　咱們知道，咱們的程序在運行時，某一個操做類能夠回被實例化多個對象，一個程序也可能擁有若干個不一樣操做類的多個對象，那麼Java如何在運行時識別對象所屬和類的信息的呢？答案是運行時類型信息（Run-Time Type Identification),RTTI使得你能夠在程序運行時發現和使用類型信息。

1、RTTI概要

1. 類型信息RTTI：即對象和類的信息，例如類的名字、繼承的基類、實現的接口等。
2. 類型信息的做用：程序員能夠在程序運行時發現和使用類型信息。
3. RTTI真正含義：運行時，識別一個對象的類型。

2、RTTI的實現方式

1. 傳統RTTI：即在編譯時已知道了全部的類型
2. 反射機制：在程序運行時發現和使用類的信息

3、傳統RTTI的使用

 1 abstract class Shapes{  2     void draw(){  3         System.out.println(this+".draw()");  4  }  5     abstract public String toString();  6 }  7 
 8 class Circle extends Shapes{  9     public String toString(){ 10         return "Circle"; 11  } 12 } 13 class Triangle extends Shapes{ 14     public String toString(){ 15         return "Triangle"; 16  } 17 } 18 class Square extends Shapes{ 19     public String toString(){ 20         return "Square"; 21  } 22 } 23 class Test{ 24     public static List<Shapes>getList(){ 25         List<Shapes> list_aShapes = Arrays.asList(new Circle,new Square,new Triangle); 26  } 27 } 28 
29 public class Shape{ 30     public static void main(String args[]){ 31         List<Shapes> list_aShapes = Test.getList(); 32         for(Shapes shape:list_aShapes){ 33  shape.draw(); 34  } 35  } 36 }

　　運行結果：Circle.draw()

　　Square.draw()

　　Triangle.draw()

　　結果分析：

　　上面代碼中，shape對象只是一個泛化引用，顯然一開始系統並不知道泛華引用的確切類型，咱們但願使用的是shape對象對應的確切類型，這是，就須要系統使用RTTI。上例，只是打印出泛化引用的全部類型。進一步解析，Circle，Square，Triangle三個類都繼承了抽象類Shape，現有一個List<Shape>的數組，存的是Circle,Square.Triangle的對象，當你拿出一個對象時，你只知道她是Shape類，但不知道它的具體類型。使用RTTI，能夠查詢到某個shape引用所指向對象的具體類型。

4、反射機制

　　java反射的官方介紹是 反射機制是在運行中，對於任意一個類，都可以知道這個類的全部屬性和方法；對於任意一個對象，都可以調用它的任意一個方法和屬性。

　　反射機制能作什麼？

1. 1. 在運行時判斷任意一個類所屬的類
   2. 在運行時構造任意一個類的對象
   3. 在運行時判斷任意一個所具備的成員變量和方法
   4. 在運行時調用任意一個對象的方法
   5. 生成動態代理　　

 　　其實，咱們在學習框架時可以發現反射的普遍應用，經過反射和一個未知類型的對象打交道，Class類和java.lang.reflection類庫一塊兒對反射做技術支撐，該類庫包含Field，Method和Constructor類，這些類的對象由JVM啓動時建立，用以表示未知類裏對應的成員。

　　關於反射的詳細內容以後的文章會介紹！

5、傳統RTTI和反射的共同點和區別

　　區別：

　　　　1、若是該類在編譯前就已知。也就是該類在classPath路徑下。這就是傳統RTTI。

　　　　2、若是該類編譯器未知，也就是在程序運行時才知道的。這就是反射

　　因此RTTI和反射的本質區別只是檢查一個類的.class文件的時機不一樣，反射：.class 文件是在編譯時不可得到的，因此在運行時打開和檢查未知類的.class文件從而變已知。RTTI:  .class 文件是在編譯時打開和檢查。

　　相同點：都是基於Class類來執行的，均可以獲取類的類型信息。

6、總述

　其實你們會發現，相比於反射，咱們基本不會接觸到傳統RTTI機制，這是爲什麼呢？其實它的名字已經給出了答案，這是一個機制---傳統RTTI機制，其實在Java不少地方都依賴於這個機制來實現，好比說多態（當咱們把子類對象的引用賦給父類對象的狀況時，須要使用RTTI去識別該對象所屬的類），因此說這並非可有可有的。咱們也能夠在網上的不少文章看到，不少文章都是把RTTI分爲傳統RTTI和反射，以闡述java類型信息的詳情，這樣咱們便可以很好地學習反射，也搞清楚了Java在運行時對於對象的識別方法。