Java讀書筆記(6)-類的加載機制與反射

ch18 類加載機制與反射

1. 類的加載，鏈接和初始化

   系統可能在第一次使用某個類時加載該類，也可能採用預加載機制來加載某個類

   • JVM和類

     • 一個Java程序就是一個Java虛擬機進程

     • 兩個JVM之間數據獨立，因此一個類的靜態屬性並不會跨虛擬機進程共享

   • 類的加載

     • 加載->鏈接->初始化

     • 類加載是指將類的class文件讀入內存，併爲之建立一個java.lang.Class對象，當程序中使用任何類時，系統都將爲之創建一個java.lang.Class對象

     • 系統中的全部類實際上也是實例，它們都是java.lang.Class的實例

     • 類的加載由類加載器完成，類加載器一般由JVM提供，JVM提供的這些類加載器一般被稱爲系統類加載器。除此以外，開發者能夠經過繼承ClassLoader基類來建立本身的類加載器

     • 類的來源：

       1. 本地文件系統class

       2. JAR包

       3. 網絡

       4. 動態編譯Java文件

   • 類的鏈接

     • 驗證->準備->解析

• 類的初始化

  • 在類的初始化階段，虛擬機負責對類進行初始化，主要就是對靜態Field進行初始化

• Java初始化靜態Field：聲明時指定初始值或使用靜態初始化塊

• JVM初始化一個類的步驟：

  1. 如未加載和鏈接，則加載並鏈接該類

  2. 如其直接父類未初始化，則先初始化其直接父類

  3. 若有初始化語句，則依次執行這些初始化語句

　　　　　　當執行步驟2時，系統對直接父類的初始化步驟也遵循此步驟1～3，依次迭代直到java.lang.Object類。當程序主動

　　　　　　使用任何一個類時，系統會保證該類以及全部父類(包括直接父類和間接父類)都被初始化

• 類初始化的時機

  • 當Java程序首次經過下面6種方式使用某個類或者接口時，系統就會初始化該類或接口：

    1. 建立類的實例 (new，反射，反序列化)

    2. 調用某個類的靜態方法

    3. 訪問(讀寫)某個類或接口的靜態Field

    4. 使用反射方式強制建立某個類或接口對應的java.lang.Class對象，如Class.forName(「Person」)

    5. 初始化某個類的子類

    6. 直接使用java.exe運行某個主類

  • final型靜態Field在編譯時就能定下來，故不會觸發類初始化行爲

  • 當使用ClassLoader類的loadClass()方法來加載某個類時，該方法只是加載該類，並不會執行該類的初始化。

  • 使用Class的forName()靜態方法纔會致使強制初始化該類

1. 類加載器

   負責將.class文件加載到內存中，併爲之生成對應的java.lang.Class對象

   • 類加載器簡介

     • 在JVM中，一個類用其全限定類名和其類加載器做爲其惟一標識

     • JVM啓動時，會造成由3個類加載器組成的初始類加載器層次結構

       1. Bootstrap ClassLoader：根類加載器(引導類加載器，負責加載Java的核心類)

       2. Extension ClassLoader：擴展類加載器

       3. System ClassLoader：系統類加載器(在JVM啓動時加載來自java命令的-classpath選項，java.class.path

       4. 系統屬性或者CLASSPATH環境變量所指定的JAR包和類路徑。程序均可以經過ClassLoader的靜態方法getSystemClassLoader()獲取系統類加載器)

   • 類加載機制

     • 類型：全盤負責，父類委託，緩存機制

     • 層級關係：用戶類加載器->系統類加載器->擴展類加載器->根類加載器

     • getParent()方法

     • 根類加載器不是由Java實現的

     • 系統類加載器是AppClassLoader的實例，擴展類加載器是ExtClassLoader的實例，這兩個類都是URLClassLoader的實例

     • 類加載class的8個步驟

   • 建立並使用自定義的類加載器

     • JVM中除了根類加載器以外的全部類加載器都是ClassLoader子類的實例

     • 經過擴展ClassLoader子類，重寫包含的方法能夠實現自定義類加載器

     • 兩個關鍵方法：

       1. loadClass(String name,boolean resolve)

       2. findClass(String name)

     • 推薦重寫findClass()方法，而不是loadClass()方法

     • loadClass()執行步驟：

       1. 用findLoadedClass(String)來檢查是否已經加載類，若是已經加載則返回；

       2. 在父類加載器上調用loadClass()方法。若是父類加載器爲null，則使用根類加載器來加載；

       3. 調用findClass(String)方法查找類。

     • 核心方法Class defineClass(String name,byte[] b,int off,int len)，該方法負責將指定類的字節碼文件(class文件)讀入字節數組byte[] b內，並把它轉換爲Class對象

   • URLClassLoader類

     • 兩個構造器建立ClassLoader對象

     • 經過loadClass()方法能夠加載指定類

     • 應用：從文件系統加載MySQL驅動，並使用該驅動來獲取數據庫鏈接、

2. 經過反射查看類信息

   • 獲取Class對象

     • 三種方式：

       1. Class.forName(String)，傳入包含完整包名的全限定類名稱

       2. 調用某個類的class屬性來獲取該類對應的Class對象

       3. 調用某個對象的getClass()方法

   • 從Class中獲取信息

     • 構造器

     • Field

     • 方法

     • Annotation

3. 使用反射生成並操做對象

   • 建立對象

     • 使用Class對象的newInstance()方法來建立該Class對象對應類的實例，要求該Class對象的對應類有默認構造器

     • 使用Class對象獲取指定的Constructor對象，再調用Constuctor對象的newInstance()方法來建立該Class對象對應的實例。經過這種方式能夠選擇使用指定的構造器來建立實例

     • 在不少JavaEE框架中都須要根據配置文件信息來建立Java對象，從配置文件讀取的只是某個類的字符串類名，程序須要根據該字符串來建立對應的實例，就必須使用反射

   • 調用方法

     • geMethods()方法或者getMethod()方法獲取所有方法或者指定方法——分別返回Method對象數組或者Method對象

     • 得到Method對象後，就可經過該Method的invoke(Object obj,Object...args)調用相應的方法，obj是執行該方法的主調，後面的args是執行該方法時傳入該方法的實參

     • 權限問題：setAccessible(boolean flag)，實現經過反射來調用private方法，private構造器和訪問private屬性

   • 訪問屬性值

     • 經過Class對象的getFields()或getField()方法能夠獲取該類所包括的所有Field或指定Field

   • 操做數組

     • java.lang.reflect包下還提供了一個Array類，Array對象能夠表明全部的數組。程序能夠經過Array來動態建立數組，操做數組元素等

     • Object arr=Array.newInstance(String.class,10)

4. 使用反射生成JDK動態代理

   • 使用Proxy和InvocationHandler建立動態代理

     • Proxy提供了用於建立動態代理類和代理對象的靜態方法，它也是全部動態代理類的父類。若是在程序中爲一個或多個接口動態的生成實現類。就可使用Proxy來建立動態代理類；若是須要爲一個或多個接口動態地建立實例，也可使用Proxy來建立動態代理實例。

     • 系統生成的每一個代理對象都有一個與之關聯的InvocationHandler對象，定義一個InvocationHandler實現類須要重寫invoke()方法——調用代理對象的全部方法時都會被替換成調用該invoke()方法，Object invoke(Object proxy,Method method,Object[] args)

   • 動態代理和AOP

     • JDK動態代理只能爲接口建立動態代理

     • 採用動態代理能夠很是靈活的實現解耦，一般都是爲指定的目標對象生成動態代理

     • 這種動態代理在AOP(Aspect Orient Programming)中被稱爲AOP代理，AOP代理包含目標對象的所有方法，能夠替代目標對象。可是兩者存在差別：AOP代理裏的方法能夠在執行目標方法先後插入一些通用處理

5. 反射和泛型

   • 泛型和Class類

     • 使用Class<T>泛型能夠避免強制類型轉換

     • 對象工廠

   • 使用反射來獲取泛型信息

     • 經過指定類對應的Class對象，能夠得到類中的全部Field及其類型:

       Class<?> a=f.getType()//普通類型

     • 獲取泛型類型：Type gType=f.getGenericType()

     • ParameterizedType對象

       1. getRawType()：返回沒有泛型信息的原始類型

       2. getActualTypeArguments()：返回泛型參數的類型