Java学习类加载器、反射

类加载器

类的加载

当程序要使用某个类时，如果该类还未被加载到内存中，则系统会通过加载，连接，初始化三步来实现对这个类进行初始化

加载

就是指将class文件读入内存，并为之创建一个Class对象。

任何类被使用时系统都会建立一个Class对象

连接

验证 是否有正确的内部结构，并和其他类协调一致

准备 负责为类的静态成员分配内存，并设置默认初始化值

解析 将类的二进制数据中的符号引用替换为直接引用

初始化

就是我们以前讲过的初始化步骤

类初始化时机

1. 创建类的实例

2. 类的静态变量，或者为静态变量赋值

3. 类的静态方法

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

类加载器就是负责将.class文件加载到内存中，并为之生成对应的Class对象

类加载器的组成

l Bootstrap ClassLoader 根类加载器

也被称为引导类加载器，负责Java核心类的加载

比如System,String等。在JDK中JRE的lib目录下rt.jar文件中

l Extension ClassLoader 扩展类加载器

负责JRE的扩展目录中jar包的加载。

在JDK中JRE的lib目录下ext目录

l System ClassLoader 系统类加载器

负责在JVM启动时加载来自java命令的class文件，以及classpath环境变量所指定的jar包和类路径。

反射

JAVA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一个方法和属性；这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为java语言的反射机制。

Class类

Class类 没有公共构造方法。Class 对象是在加载类时由 Java 虚拟机以及通过调用类加载器中的 defineClass 方法自动构造的

获取Class对象的三种方式

方式一：通过Object类中的getClass()方法

方式二：通过 类名.class 获取到字节码文件对象

方式三：通过 Class类中的静态方法获取 forName（字符串包名.类名）

package com.oracle.Demo01;

//获取Class文件类对象的三种方式
public class Test {

	public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
		// 1、通过对象获取
		Person p = new Person();
		Class c = p.getClass();
		System.out.println(c);
		// 2、通过类名获取(类名.class属性)
		Class c1 = Person.class;
		System.out.println(c1);
		System.out.println(c == c1); // true
		System.out.println(c.equals(c1)); // true
		// 3、通过Class类中的静态方法获取 forName(字符串包名.类名)
		Class c2 = Class.forName("com.oracle.Demo01.Person");
		System.out.println(c2);
	}

}

 通过反射获取构造方法并使用

在反射机制中，把类中的成员（构造方法、成员方法、成员变量）都封装成了对应的类进行表示。其中，构造方法使用类Constructor表示。可通过Class类中提供的方法获取构造方法：

1、返回一个构造方法

 public Constructor<T>  getConstructor(Class<?>... parameterTypes) 获取public修饰, 指定参数类型所对应的构造方法

 public Constructor<T>  getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes) 获取指定参数类型所对应的构造方法(包含私有的)

2、返回多个构造方法

 public Constructor<?>[] getConstructors()    获取所有的public 修饰的构造方法

 public Constructor<?>[] getDeclaredConstructors()    获取所有的构造方法(包含私有的)

通过反射获取构造方法，创建对象

获取构造方法，步骤如下：

1. 获取到Class对象

2. 获取指定的构造方法

3. 通过构造方法类Constructor中的方法，创建对象

   public T newInstance(Object... initargs)

通过反射获取私有构造方法，创建对象

AccessibleObject 类是 Field、Method 和 Constructor 对象的父类。它提供了将反射的对象标记为在使用时取消默认 Java 语言访问控制检查的能力

public void setAccessible(boolean flag) throws SecurityException 

参数值为 true 则指示反射的对象在使用时应该取消 Java 语言访问检查。

参数值为 false 则指示反射的对象应该实施 Java 语言访问检查

获取私有构造方法，步骤如下：

1. 获取到Class对象

2. 获取指定的构造方法

3. 暴力访问, 通过setAccessible(boolean flag)方法 

4. 通过构造方法类Constructor中的方法，创建对象

   public T newInstance(Object... initargs)

通过反射获取成员变量并使用

在反射机制中，把类中的成员变量使用类Field表示。可通过Class类中提供的方法获取成员变量：

1、 返回一个成员变量

   public Field getField(String name)    获取指定的 public修饰的变量

   public Field getDeclaredField(String name)    获取指定的任意变量

2、返回多个成员变量

   public Field[] getFields() 获取所有public 修饰的变量

  public Field[] getDeclaredFields() 获取所有的 变量 (包含私有)

通过反射创建对象，获取指定的成员变量，进行赋值和获取值的操作

获取成员变量，步骤如下：

1. 获取Class对象

2. 获取构造方法

3. 通过构造方法，创建对象

4. 获取指定的成员变量（私有成员变量，通过setAccessible(boolean flag)方法暴力访问）

5. 通过方法，给指定对象的指定成员变量赋值或者获取值

    public void set(Object obj, Object value)

  在指定对象obj中，将此 Field 对象表示的成员变量设置为指定的新值

   public Object get(Object obj)

    返回指定对象obj中，此 Field 对象表示的成员变量的值

通过反射获取成员方法并使用

在反射机制中，把类中的成员方法使用类Method表示。可通过Class类中提供的方法获取成员方法：

1、 返回获取一个方法：

     public Method getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)      获取public 修饰的方法

     public Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)     获取任意的方法，包含私有的

   参数1: name 要查找的方法名称； 参数2： parameterTypes 该方法的参数类型

2、返回获取多个方法：

    public Method[] getMethods()   获取本类与父类中所有public 修饰的方法

    public Method[] getDeclaredMethods()    获取本类中所有的方法(包含私有的)

通过反射创建对象，并调用指定方法

获取成员方法，步骤如下：

1. 获取Class对象

2. 获取构造方法

3. 通过构造方法，创建对象

4. 获取指定的方法

5. 执行找到的方法

 public Object invoke(Object obj,  Object... args) 

执行指定对象obj中，当前Method对象所代表的方法，方法要传入的参数通过args指定。

通过反射创建对象，并调用指定的private方法

获取私有成员方法，步骤如下：

1. 获取Class对象

2. 获取构造方法

3. 通过构造方法，创建对象

4. 获取指定的方法

5. 开启暴力访问

6. 执行找到的方法

    public Object invoke(Object obj,  Object... args)

执行指定对象obj中，当前Method对象所代表的方法，方法要传入的参数通过args指定。

package com.oracle.Demo01;

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

	static {
		System.out.println("静态代码块");
	}

	public Person() {

	}

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

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

	public void eat() {
		System.out.println("人在吃饭");
	}

	public void sleep(String name, int age, double score) {
		System.out.println(name + "..." + age + "..." + score);
	}

	@Override
	public String toString() {
		return "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]";
	}

}

package com.oracle.Demo01;

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;

public class Demo01 {

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		method7();
	}

	// 通过反射获取空参构造方法并运行
	public static void method1() throws Exception {
		Class c = Class.forName("com.oracle.Demo01.Person");
		// 获取所有公共的空参构造方法
		/*
		 * 不实用 Constructor[] cons = c.getConstructors(); for (Constructor con
		 * :cons) { System.out.println(con); }
		 */
		Constructor con = c.getConstructor();
		Object obj = con.newInstance();
		Person p = (Person) obj;
		p.eat();
		System.out.println(obj);
	}

	// 通过反射获取有参构造方法并运行
	public static void method2() throws Exception {
		Class c = Class.forName("com.oracle.Demo01.Person");
		Constructor con = c.getConstructor(String.class, int.class);
		System.out.println(con);
		Object obj = con.newInstance("张三", 20);
		System.out.println(obj);
	}

	// 反射获取空参构造方法并运行的快捷方式
	// 前提1、被反射的类必须有空参构造
	//     2、构造方法的权限必须是public
	public static void method4() throws Exception {
		Class c = Class.forName("com.oracle.Demo01.Person");
		Object obj = c.newInstance();
		System.out.println(obj);
	}

	// 通过反射获取所有构造方法并运行
	// 暴力反射，破坏了程序的封装性，安全性，不推荐使用
	public static void method3() throws Exception {
		Class c = Class.forName("com.oracle.Demo01.Person");
		// Constructor[] con = c.getDeclaredConstructors();
		// for (Constructor cons : con) {
		// System.out.println(cons);
		// }
		Constructor con = c.getDeclaredConstructor(String.class);
		// 阻断虚拟机的访问检查权限
		con.setAccessible(true);
		Object obj = con.newInstance("张三");
		System.out.println(obj);
	}

	// 通过反射，获取成员变量并赋值
	public static void method5() throws Exception {
		Class c = Class.forName("com.oracle.Demo01.Person");
		// 获取所有公共的成员变量对象数组
		// Field[] fields=c.getFields();
		// c.getDeclaredFields()获取所有的成员变量
		// for(Field f:fields){
		// System.out.println(f);
		// }
		Object obj = c.newInstance();
		Field f = c.getField("name");
		f.set(obj, "张三");
		System.out.println(obj);
	}

	// 通过反射获取空参的成员方法并运行
	public static void method6() throws Exception {
		Class c = Class.forName("com.oracle.Demo01.Person");
		// 获取所有公共的方法对象数组
		// Method[] methods = c.getMethods();
		// for (Method m : methods) {
		// System.out.println(m);
		// }
		Object obj = c.newInstance();
		Method m = c.getMethod("eat");
		m.invoke(obj);
	}

	// 通过反射获取有参的成员方法并运行
	public static void method7() throws Exception {
		Class c = Class.forName("com.oracle.Demo01.Person");
		Object obj = c.newInstance();
		Method m = c.getMethod("sleep", String.class, int.class, double.class);
		m.invoke(obj, "张三", 18, 59.23);
	}
}

泛型擦除

将已存在的ArrayList<String>集合中添加一个整型数据，如何实现呢

程序编译后产生的.class文件中是没有泛型约束的，这种现象我们称为泛型的擦除。那么，我们可以通过反射技术，来完成向有泛型约束的集合中，添加任意类型的元素

package com.oracle.Demo01;

import java.lang.reflect.Method;
import java.util.ArrayList;

public class ArrayListDemo {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		ArrayList<String> arr = new ArrayList<String>();
		arr.add("asd");
		// 泛型擦除,可以添加任何对象，原因就是泛型是不进class文件的
		//泛型擦除可以添加，但是输出数据会报错，平时不用
		Class c = arr.getClass();
		Method method = c.getMethod("add", Object.class);
		method.invoke(arr, 1);
		System.out.println(arr);
	}
}

反射配置文件

config.properties配置文件如下：

#className=com.oracle.Demo02.Person
#methodName=eat
className=com.oracle.Demo02.Worker
methodName=work
#className=com.oracle.Demo02.Student
#methodName=study

package com.oracle.Demo02;

public class Person {
    public void eat(){
    	System.out.println("人在吃饭");
    }
}
package com.oracle.Demo02;

public class Worker {
    public void work(){
    	System.out.println("工人在工作");
    }
}
package com.oracle.Demo02;

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

package com.oracle.Demo02;

import java.io.FileReader;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.Properties;

public class Demo {
	/*解决类不清楚，方法不清楚的方法
	 * 步驟 
	 * 1、准备配置文件，配置文件中写好键值对 
	 * 2、IO流配置文件Reader
	 * 3、文件中的键值对存储到Properties集合中保存，保存的就是类名个方法名 
	 * 4、反射获取制定类的class文件对象
	 * 5、用class文件对象获取指定方法
	 * 6、运行方法
	 */

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		FileReader r = new FileReader("lib\config.properties");
		Properties pro = new Properties();
		pro.load(r);
		r.close();
		String classname = pro.getProperty("className");
		String methodname = pro.getProperty("methodName");
		//获取指定类的字节码文件对象
		Class c = Class.forName(classname);
		Object obj = c.newInstance();
		Method m = c.getMethod(methodname);
		//运行方法
		m.invoke(obj);
	}

}