【Java基础增强】类加载器和反射

陶然同学

发布于 2023-10-14 10:41:02

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发布于 2023-10-14 10:41:02

文章被收录于专栏：陶然同学博客

1.类加载器

1.1类加载器【理解】

作用负责将.class文件（存储的物理文件）加载在到内存中

1.2类加载的过程【理解】

类加载时机
- 创建类的实例（对象）
- 调用类的类方法
- 访问类或者接口的类变量，或者为该类变量赋值
- 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
类加载过程
1. 加载
  - 通过包名 + 类名，获取这个类，准备用流进行传输
  - 在这个类加载到内存中
  - 加载完毕创建一个class对象
1. 链接
  - 验证确保Class文件字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求，并且不会危害虚拟机自身安全 (文件中的信息是否符合虚拟机规范有没有安全隐患)
- 准备负责为类的类变量（被static修饰的变量）分配内存，并设置默认初始化值 (初始化静态变量)
- 解析将类的二进制数据流中的符号引用替换为直接引用 (本类中如果用到了其他类，此时就需要找到对应的类)
1. 初始化根据程序员通过程序制定的主观计划去初始化类变量和其他资源 (静态变量赋值以及初始化其他资源)
小结
- 当一个类被使用的时候，才会加载到内存
- 类加载的过程: 加载、验证、准备、解析、初始化

1.3类加载的分类【理解】

分类

Bootstrap class loader：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,负责加载JDK中一些特殊的模块
System class loader：系统类加载器,负责加载用户类路径上所指定的类库

类加载器的继承关系

System的父加载器为Platform
Platform的父加载器为Bootstrap

代码演示

public class ClassLoaderDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
        //获取系统类加载器
        ClassLoader systemClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();

        //获取系统类加载器的父加载器 --- 平台类加载器
        ClassLoader classLoader1 = systemClassLoader.getParent();

        //获取平台类加载器的父加载器 --- 启动类加载器
        ClassLoader classLoader2 = classLoader1.getParent();

        System.out.println("系统类加载器" + systemClassLoader);
        System.out.println("平台类加载器" + classLoader1);
        System.out.println("启动类加载器" + classLoader2);

    }
}

1.4双亲委派模型【理解】

介绍如果一个类加载器收到了类加载请求，它并不会自己先去加载，而是把这个请求委托给父类的加载器去执行，如果父类加载器还存在其父类加载器，则进一步向上委托，依次递归，请求最终将到达顶层的启动类加载器，如果父类加载器可以完成类加载任务，就成功返回，倘若父类加载器无法完成此加载任务，子加载器才会尝试自己去加载，这就是双亲委派模式

1.5ClassLoader 中的两个方法【应用】

方法介绍

方法名	说明
public static ClassLoader getSystemClassLoader()	获取系统类加载器
public InputStream getResourceAsStream(String name)	加载某一个资源文件

示例代码

public class ClassLoaderDemo2 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //static ClassLoader getSystemClassLoader() 获取系统类加载器
        //InputStream getResourceAsStream(String name)  加载某一个资源文件

        //获取系统类加载器
        ClassLoader systemClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();

        //利用加载器去加载一个指定的文件
        //参数：文件的路径（放在src的根目录下，默认去那里加载）
        //返回值：字节流。
        InputStream is = systemClassLoader.getResourceAsStream("prop.properties");

        Properties prop = new Properties();
        prop.load(is);

        System.out.println(prop);

        is.close();
    }
}

2.反射

2.1反射的概述【理解】

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属性和方法；这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能称为Java语言的反射机制。

2.2获取Class类对象的三种方式【应用】

三种方式分类

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

示例代码

public class Student {
    private String name;
    private int age;

    public Student() {
    }

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

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public void study(){
        System.out.println("学生在学习");
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}
public class ReflectDemo1 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        //1.Class类中的静态方法forName("全类名")
            //全类名:包名 + 类名
        Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect2.Student");
        System.out.println(clazz);

        //2.通过class属性来获取
        Class clazz2 = Student.class;
        System.out.println(clazz2);

        //3.利用对象的getClass方法来获取class对象
        //getClass方法是定义在Object类中.
        Student s = new Student();
        Class clazz3 = s.getClass();
        System.out.println(clazz3);

        System.out.println(clazz == clazz2);
        System.out.println(clazz2 == clazz3);
    }
}

2.3反射获取构造方法并使用【应用】

2.3.1Class类获取构造方法对象的方法

方法介绍

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<T> getConstructor(Class<?>... parameterTypes)	返回单个公共构造方法对象
Constructor<T> getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes)	返回单个构造方法对象

示例代码

public class Student {
    private String name;
    private int age;

    //私有的有参构造方法
    private Student(String name) {
        System.out.println("name的值为:" + name);
        System.out.println("private...Student...有参构造方法");
    }

    //公共的无参构造方法
    public Student() {
        System.out.println("public...Student...无参构造方法");
    }

    //公共的有参构造方法
    public Student(String name, int age) {
        System.out.println("name的值为:" + name + "age的值为:" + age);
        System.out.println("public...Student...有参构造方法");
    }
}
public class ReflectDemo1 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
        //method1();
        //method2();
        //method3();
        //method4();
    }

    private static void method4() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
        //        Constructor<T> getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes)：
//                                      返回单个构造方法对象
        //1.获取Class对象
        Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect3.Student");
        Constructor constructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
        System.out.println(constructor);
    }

    private static void method3() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
        //        Constructor<T> getConstructor(Class<?>... parameterTypes)：
//                                      返回单个公共构造方法对象
        //1.获取Class对象
        Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect3.Student");
        //小括号中,一定要跟构造方法的形参保持一致.
        Constructor constructor1 = clazz.getConstructor();
        System.out.println(constructor1);

        Constructor constructor2 = clazz.getConstructor(String.class, int.class);
        System.out.println(constructor2);

        //因为Student类中,没有只有一个int的构造,所以这里会报错.
        Constructor constructor3 = clazz.getConstructor(int.class);
        System.out.println(constructor3);
    }

    private static void method2() throws ClassNotFoundException {
        //        Constructor<?>[] getDeclaredConstructors()：
//                                      返回所有构造方法对象的数组
        //1.获取Class对象
        Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect3.Student");

        Constructor[] constructors = clazz.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor constructor : constructors) {
            System.out.println(constructor);
        }
    }

    private static void method1() throws ClassNotFoundException {
        //        Constructor<?>[] getConstructors()：
//                                      返回所有公共构造方法对象的数组
        //1.获取Class对象
        Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect3.Student");
        Constructor[] constructors = clazz.getConstructors();
        for (Constructor constructor : constructors) {
            System.out.println(constructor);
        }
    }
}

2.3.2Constructor类用于创建对象的方法

方法介绍

方法名	说明
T newInstance(Object...initargs)	根据指定的构造方法创建对象
setAccessible(boolean flag)	设置为true,表示取消访问检查

示例代码

public class Student {
    private String name;
    private int age;

    //私有的有参构造方法
    private Student(String name) {
        System.out.println("name的值为:" + name);
        System.out.println("private...Student...有参构造方法");
    }

    //公共的无参构造方法
    public Student() {
        System.out.println("public...Student...无参构造方法");
    }

    //公共的有参构造方法
    public Student(String name, int age) {
        System.out.println("name的值为:" + name + "age的值为:" + age);
        System.out.println("public...Student...有参构造方法");
    }
}
public class ReflectDemo1 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
        //method1();
        //method2();
        //method3();
        //method4();
    }

    private static void method4() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
        //        Constructor<T> getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes)：
//                                      返回单个构造方法对象
        //1.获取Class对象
        Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect3.Student");
        Constructor constructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
        System.out.println(constructor);
    }

    private static void method3() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
        //        Constructor<T> getConstructor(Class<?>... parameterTypes)：
//                                      返回单个公共构造方法对象
        //1.获取Class对象
        Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect3.Student");
        //小括号中,一定要跟构造方法的形参保持一致.
        Constructor constructor1 = clazz.getConstructor();
        System.out.println(constructor1);

        Constructor constructor2 = clazz.getConstructor(String.class, int.class);
        System.out.println(constructor2);

        //因为Student类中,没有只有一个int的构造,所以这里会报错.
        Constructor constructor3 = clazz.getConstructor(int.class);
        System.out.println(constructor3);
    }

    private static void method2() throws ClassNotFoundException {
        //        Constructor<?>[] getDeclaredConstructors()：
//                                      返回所有构造方法对象的数组
        //1.获取Class对象
        Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect3.Student");

        Constructor[] constructors = clazz.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor constructor : constructors) {
            System.out.println(constructor);
        }
    }

    private static void method1() throws ClassNotFoundException {
        //        Constructor<?>[] getConstructors()：
//                                      返回所有公共构造方法对象的数组
        //1.获取Class对象
        Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect3.Student");
        Constructor[] constructors = clazz.getConstructors();
        for (Constructor constructor : constructors) {
            System.out.println(constructor);
        }
    }
}

2.3.3小结

获取class对象三种方式: Class.forName(“全类名”), 类名.class, 对象名.getClass()
获取里面的构造方法对象 getConstructor (Class<?>... parameterTypes) getDeclaredConstructor (Class<?>... parameterTypes)
如果是public的，直接创建对象 newInstance(Object... initargs)
如果是非public的，需要临时取消检查，然后再创建对象 setAccessible(boolean) 暴力反射

2.4反射获取成员变量并使用【应用】

2.4.1Class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

示例代码

public class Student {

    public String name;

    public int age;

    public String gender;

    private int money = 300;

    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                ", gender='" + gender + '\'' +
                ", money=" + money +
                '}';
    }
}
public class ReflectDemo1 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
       // method1();
        //method2();
        //method3();
        //method4();

    }

    private static void method4() throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
        //        Field getDeclaredField(String name)：返回单个成员变量对象
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect4.Student");
  
        //2.获取money成员变量
        Field field = clazz.getDeclaredField("money");
  
        //3.打印一下
        System.out.println(field);
    }
  
    private static void method3() throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
        //        Field getField(String name)：返回单个公共成员变量对象
        //想要获取的成员变量必须是真实存在的
        //且必须是public修饰的.
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect4.Student");
  
        //2.获取name这个成员变量
        //Field field = clazz.getField("name");
        //Field field = clazz.getField("name1");
        Field field = clazz.getField("money");
  
        //3.打印一下
        System.out.println(field);
    }
  
    private static void method2() throws ClassNotFoundException {
        //        Field[] getDeclaredFields()：返回所有成员变量对象的数组
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect4.Student");
  
        //2.获取所有的Field对象
        Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();
  
        //3.遍历
        for (Field field : fields) {
            System.out.println(field);
        }
    }
  
    private static void method1() throws ClassNotFoundException {
        //        Field[] getFields()：返回所有公共成员变量对象的数组
  
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect4.Student");
  
        //2.获取Field对象.
        Field[] fields = clazz.getFields();
  
        //3.遍历
        for (Field field : fields) {
            System.out.println(field);
        }
    }
}

2.4.2Field类用于给成员变量赋值的方法

方法介绍

方法名	说明
void set(Object obj, Object value)	赋值
Object get(Object obj)	获取值

示例代码

// Student类同上一个示例,这里就不在重复提供了
public class ReflectDemo2 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, IllegalAccessException, InstantiationException {
//        Object get(Object obj) 返回由该 Field表示的字段在指定对象上的值。
        //method1();
        //method2();

    }

    private static void method2() throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, InstantiationException, IllegalAccessException {
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect4.Student");

        //2.获取成员变量Field的对象
        Field field = clazz.getDeclaredField("money");

        //3.取消一下访问检查
        field.setAccessible(true);

        //4.调用get方法来获取值
        //4.1创建一个对象
        Student student = (Student) clazz.newInstance();
        //4.2获取指定对象的money的值
        Object o = field.get(student);

        //5.打印一下
        System.out.println(o);
    }

    private static void method1() throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, InstantiationException, IllegalAccessException {
        //        void set(Object obj, Object value)：给obj对象的成员变量赋值为value
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect4.Student");

        //2.获取name这个Field对象
        Field field = clazz.getField("name");

        //3.利用set方法进行赋值.
        //3.1先创建一个Student对象
        Student student = (Student) clazz.newInstance();
        //3.2有了对象才可以给指定对象进行赋值
        field.set(student,"zhangsan");

        System.out.println(student);
    }
}

2.5反射获取成员方法并使用【应用】

2.5.1Class类获取成员方法对象的方法

方法分类

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

示例代码

public class Student {

    //私有的，无参无返回值
    private void show() {
        System.out.println("私有的show方法，无参无返回值");
    }

    //公共的，无参无返回值
    public void function1() {
        System.out.println("function1方法，无参无返回值");
    }

    //公共的，有参无返回值
    public void function2(String name) {
        System.out.println("function2方法，有参无返回值,参数为" + name);
    }

    //公共的，无参有返回值
    public String function3() {
        System.out.println("function3方法，无参有返回值");
        return "aaa";
    }

    //公共的，有参有返回值
    public String function4(String name) {
        System.out.println("function4方法，有参有返回值,参数为" + name);
        return "aaa";
    }
}
public class ReflectDemo1 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
        //method1();
        //method2();
        //method3();
        //method4();
        //method5();
    }

    private static void method5() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
        //        Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)：
//                                返回单个成员方法对象
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect5.Student");
        //2.获取一个成员方法show
        Method method = clazz.getDeclaredMethod("show");
        //3.打印一下
        System.out.println(method);
    }
  
    private static void method4() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect5.Student");
        //2.获取一个有形参的方法function2
        Method method = clazz.getMethod("function2", String.class);
        //3.打印一下
        System.out.println(method);
    }
  
    private static void method3() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
        //        Method getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes) ：
//                                返回单个公共成员方法对象
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect5.Student");
        //2.获取成员方法function1
        Method method1 = clazz.getMethod("function1");
        //3.打印一下
        System.out.println(method1);
    }
  
    private static void method2() throws ClassNotFoundException {
        //        Method[] getDeclaredMethods()：
//                                返回所有成员方法对象的数组，不包括继承的
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect5.Student");
  
        //2.获取Method对象
        Method[] methods = clazz.getDeclaredMethods();
        //3.遍历一下数组
        for (Method method : methods) {
            System.out.println(method);
        }
    }
  
    private static void method1() throws ClassNotFoundException {
        //        Method[] getMethods()：返回所有公共成员方法对象的数组，包括继承的
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect5.Student");
        //2.获取成员方法对象
        Method[] methods = clazz.getMethods();
        //3.遍历
        for (Method method : methods) {
            System.out.println(method);
        }
    }
}

2.5.2Method类用于执行方法的方法

方法介绍

方法名	说明
Object invoke(Object obj, Object... args)	运行方法

参数一: 用obj对象调用该方法

参数二: 调用方法的传递的参数(如果没有就不写)

返回值: 方法的返回值(如果没有就不写)

示例代码

public class ReflectDemo2 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InstantiationException, InvocationTargetException {
//        Object invoke(Object obj, Object... args)：运行方法
//        参数一：用obj对象调用该方法
//        参数二：调用方法的传递的参数（如果没有就不写）
//        返回值：方法的返回值（如果没有就不写）

        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect5.Student");
        //2.获取里面的Method对象  function4
        Method method = clazz.getMethod("function4", String.class);
        //3.运行function4方法就可以了
        //3.1创建一个Student对象,当做方法的调用者
        Student student = (Student) clazz.newInstance();
        //3.2运行方法
        Object result = method.invoke(student, "zhangsan");
        //4.打印一下返回值
        System.out.println(result);
    }
}

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原始发表：2023-08-27，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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