类加载器与反射

类加载器

类加载器：负责将.class文件（存储的物理文件）加载在到内存中

类加载的过程

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

       

     • 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)

     

  2. 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

类加载的分类

• 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，C++写的
  • 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);
  
      }
  }

双亲委派模型

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

ClassLoader 中的两个方法

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();
      }
  }

反射

• 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。

获取Class类对象的三种方式

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 +
                '}';
    }
}

//测试代码
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.yang.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);
    }
}

反射获取构造方法并使用

Class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 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

• 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");
      }
  }
  
  //测试类
  public class ReflectDemo1 {
      public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
          method1();
          method2();
          method3();
          method4();
      }
  
      private static void method4() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
  //                                      返回单个构造方法对象
          //1.获取Class对象
          Class clazz = Class.forName("com.yang.myreflect3.Student");
          Constructor constructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
          System.out.println(constructor);
      }
  
      private static void method3() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
          //1.获取Class对象
          Class clazz = Class.forName("com.yang.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 {
          //1.获取Class对象
          Class clazz = Class.forName("com.yang.myreflect3.Student");
  
          Constructor[] constructors = clazz.getDeclaredConstructors();
          for (Constructor constructor : constructors) {
              System.out.println(constructor);
          }
      }
  
      private static void method1() throws ClassNotFoundException {
          //1.获取Class对象
          Class clazz = Class.forName("com.yang.myreflect3.Student");
          Constructor[] constructors = clazz.getConstructors();
          for (Constructor constructor : constructors) {
              System.out.println(constructor);
          }
      }
  }

Constructor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

  // 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, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
          //method1();
          //method2();
          //method3();
          //method4();
  
      }
  
      private static void method4() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, InstantiationException, IllegalAccessException, InvocationTargetException {
          //获取一个私有的构造方法并创建对象
          //1.获取class对象
          Class clazz = Class.forName("com.yang.myreflect3.Student");
  
          //2.获取一个私有化的构造方法.
          Constructor constructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
  
          //被private修饰的成员,不能直接使用的
          //如果用反射强行获取并使用,需要临时取消访问检查
          constructor.setAccessible(true);
  
          //3.直接创建对象
          Student student = (Student) constructor.newInstance("zhangsan");
  
          System.out.println(student);
      }
  
      private static void method3() throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException {
          //简写格式
          //1.获取class对象
          Class clazz = Class.forName("com.yang.myreflect3.Student");
  
          //2.在Class类中,有一个newInstance方法,可以利用空参直接创建一个对象
          Student student = (Student) clazz.newInstance();//这个方法现在已经过时了,了解一下
  
          System.out.println(student);
      }
  
      private static void method2() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, InstantiationException, IllegalAccessException, InvocationTargetException {
          //1.获取class对象
          Class clazz = Class.forName("com.yang.myreflect3.Student");
  
          //2.获取构造方法对象
          Constructor constructor = clazz.getConstructor();
  
          //3.利用空参来创建Student的对象
          Student student = (Student) constructor.newInstance();
  
          System.out.println(student);
      }
  
      private static void method1() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, InstantiationException, IllegalAccessException, InvocationTargetException {
          //1.获取class对象
          Class clazz = Class.forName("com.yang.myreflect3.Student");
  
          //2.获取构造方法对象
          Constructor constructor = clazz.getConstructor(String.class, int.class);
  
          //3.利用newInstance创建Student的对象
          Student student = (Student) constructor.newInstance("zhangsan", 23);
  
          System.out.println(student);
      }
  }

反射获取成员变量并使用

• 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 {
          //1.获取class对象
          Class clazz = Class.forName("com.yang.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 {
          //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.yang.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 {
          //1.获取class对象
          Class clazz = Class.forName("com.yang.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 {  
          //1.获取class对象
          Class clazz = Class.forName("com.yang.myreflect4.Student");
    
          //2.获取Field对象.
          Field[] fields = clazz.getFields();
    
          //3.遍历
          for (Field field : fields) {
              System.out.println(field);
          }
      }
  }

Field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

  public class ReflectDemo2 {
      public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, IllegalAccessException, InstantiationException {
          method1();
          method2();
          
      }
  
      private static void method2() throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, InstantiationException, IllegalAccessException {
          //1.获取class对象
          Class clazz = Class.forName("com.yang.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 {
          //1.获取class对象
          Class clazz = Class.forName("com.yang.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);
      }
  }

反射获取成员方法并使用

Class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";
      }
  }
  //测试类
  public class ReflectDemo1 {
      public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
          method1();
          method2();
          method3();
          method4();
          method5();
      }
  
      private static void method5() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
          //1.获取class对象
          Class clazz = Class.forName("com.yang.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.yang.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 {
          //1.获取class对象
          Class clazz = Class.forName("com.yang.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 {
          //1.获取class对象
          Class clazz = Class.forName("com.yang.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 {
          //1.获取class对象
          Class clazz = Class.forName("com.yang.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);
          }
      }
  }

Method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 {
          //1.获取class对象
          Class clazz = Class.forName("com.yang.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);
      }
  }