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day43-反射02
2.Class类
2.1基本介绍
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Class类也是类,因此也继承Object类
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Class类对象不是new出来的,而是系统创建的
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对于某个类的Class类对象,在内存中只有一份,因为类只加载一次
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每个类的实例都会记得自己是由哪个Class实例所生成
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通过Class对象可以得到一个类的完整结构(通过一系列API)
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Class对象是存放在堆的
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类的字节码二进制数据,是放在方法区的,有的地方称为类的元数据(包括 方法代码,变量名,方法名,访问权限等)
当我们加载完类之后,除了会在堆里生成一个Class类对象,还会在方法区生成一个类的字节码二进制数据(元数据)
例子:
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package li.reflection.class_; |
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import li.reflection.Cat; |
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//对Class类的特点的梳理 |
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public class Class01 { |
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public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException { |
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//1.Class类对象不是new出来的,而是系统创建的 |
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//1.1.传统的 new对象 |
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/**通过ClassLoader类中的loadClass方法: |
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* public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException { |
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* return loadClass(name, false); |
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* } |
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*/ |
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//Cat cat = new Cat(); |
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//1.2反射的方式 |
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/**在这里debug,需要先将上面的Cat cat = new Cat();注释掉,因为同一个类只加载一次,否则看不到loadClass方法 |
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* (这里也验证了:3.对于某个类的Class类对象,在内存中只有一份,因为类只加载一次) |
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* 仍然是通过 ClassLoader类的loadClass方法加载 Cat类的 Class对象 |
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* public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException { |
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* return loadClass(name, false); |
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* } |
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*/ |
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Class cls1 = Class.forName("li.reflection.Cat"); |
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//2.对于某个类的Class类对象,在内存中只有一份,因为类只加载一次 |
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Class cls2 = Class.forName("li.reflection.Cat"); |
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//这里输出的hashCode是相同的,说明cls1和cls2是同一个Class类对象 |
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System.out.println(cls1.hashCode());//1554874502 |
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System.out.println(cls2.hashCode());//1554874502 |
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} |
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} |
Class类对象不是new出来的,而是系统创建的:
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在
Cat cat = new Cat();
处打上断点,点击force step into,可以看到
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注释
Cat cat = new Cat();
,在Class cls1 = Class.forName("li.reflection.Cat");
处打上断点,可以看到 仍然是通过 ClassLoader类加载 Cat类的 Class对象
2.2Class类常用方法
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public static Class<?> forName(String className)//传入完整的“包.类”名称实例化Class对象 |
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public Constructor[] getContructors() //得到一个类的全部的构造方法 |
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public Field[] getDeclaredFields()//得到本类中单独定义的全部属性 |
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public Field[] getFields()//得到本类继承而来的全部属性 |
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public Method[] getMethods()//得到一个类的全部方法 |
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public Method getMethod(String name,Class..parameterType)//返回一个Method对象,并设置一个方法中的所有参数类型 |
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public Class[] getInterfaces() //得到一个类中锁实现的全部接口 |
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public String getName() //得到一个类完整的“包.类”名称 |
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public Package getPackage() //得到一个类的包 |
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public Class getSuperclass() //得到一个类的父类 |
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public Object newInstance() //根据Class定义的类实例化对象 |
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public Class<?> getComponentType() //返回表示数组类型的Class |
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public boolean isArray() //判断此class是否是一个数组 |
应用实例
Car:
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package li.reflection; |
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public class Car { |
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public String brand = "宝马"; |
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public int price = 500000; |
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public String color ="白色"; |
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public String toString() { |
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return "Car{" + |
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"brand='" + brand + '\'' + |
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", price=" + price + |
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", color='" + color + '\'' + |
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'}'; |
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} |
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} |
Class02:
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package li.reflection.class_; |
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import li.reflection.Car; |
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import java.lang.reflect.Field; |
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//演示Class类的常用方法 |
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public class Class02 { |
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public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchFieldException { |
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String classAllPath = "li.reflection.Car"; |
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//1.获取到 Car类 对应的 Class对象 |
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//<?>表示不确定的Java类型 |
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Class<?> cls = Class.forName(classAllPath); |
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//2.输出cls |
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System.out.println(cls);//将会显示cls对象是哪个类的Class对象 class li.reflection.Car |
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System.out.println(cls.getClass());//输出cls的运行类型 class java.lang.Class |
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//3.得到包名 |
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System.out.println(cls.getPackage().getName());//li.reflection :Class对象对应的类是在哪个包下面 |
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//4.得到全类的名称 |
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System.out.println(cls.getName());//li.reflection.Car |
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//5.通过cls创建一个对象实例 |
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Car car = (Car)cls.newInstance(); |
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System.out.println(car);//调用car.toString() |
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//6.通过反射获得属性 如:brand |
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Field brand = cls.getField("brand"); |
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System.out.println(brand.get(car));//宝马 |
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//7.通过反射给属性设置值 |
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brand.set(car,"奔驰"); |
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System.out.println(brand.get(car));//奔驰 |
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//8.遍历得到所有的属性(字段) |
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Field[] fields = cls.getFields(); |
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for (Field f:fields) { |
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System.out.println(f.getName());//依次输出各个属性字段的名称 |
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} |
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} |
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} |
2.3获取Class类对象的各种方式
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前提:已经知道一个类的全类名,且该类在类路径下,可通过Class类的静态方法forName()获取,可能抛出ClassNotFoundException
实例:
Class cls1 = Class.forName("java.lang.Cat");
应用场景:多用于配置文件,读取类全路径,加载类
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前提:若已知具体的类,通过 类.class 获取,该方式最为安全可靠,程序性能最高
实例:
Class cls2 = Cat.class;
应用场景:多用于参数传递,比如通过反射得到对应构造器对象
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前提:已某个类的实例,调用该实例的getClass()方法获取Class对象
实例:
Class cls3 = 对象.getClass();//运行类型
应用场景:通过创建好的对象,获取Class对象
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其他方式
ClassLoader cl = 对象.getClass().getClassLoad();
Class cls4 = cl.loadClass("类的全类名");
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基本数据类型
byte,short,int,long,double,float,boolean.char
, 按如下方式得到Class类对象Class cls = 基本数据类型.class
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基本数据类型对应的包装类,可以通过
.TYPE
得到Class类对象Class cls = 包装类.TYPE
例子:
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package li.reflection.class_; |
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import li.reflection.Car; |
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//演示得到Class对象的各种方式 |
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public class getClass_ { |
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public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException { |
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//1.Class.forName |
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String classAllPath = "li.reflection.Car";//这里一般是通过配置文件获取全路径 |
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Class cls1 = Class.forName(classAllPath); |
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System.out.println(cls1);//class li.reflection.Car |
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//2.类名.class ,多用于参数传递 |
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Class cls2 = Car.class; |
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System.out.println(Car.class);//class li.reflection.Car |
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//3.对象.getClass() ,应用场景,有对象实例 |
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Car car = new Car(); |
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Class cls3 = car.getClass(); |
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System.out.println(cls3);//class li.reflection.Car |
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//4.通过类加载器(4种)来获取到类的 Class对象 |
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//(1)先得到car对象的类加载器(每个对象都有一个类加载器) |
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ClassLoader classLoader = car.getClass().getClassLoader(); |
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//(2)通过类加载器得到Class对象 |
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Class cls4 = classLoader.loadClass(classAllPath); |
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System.out.println(cls4);//class li.reflection.Car |
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//cls1,cls2,cls3,cls4其实是同一个Class对象 |
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System.out.println(cls1.hashCode());//1554874502 |
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System.out.println(cls2.hashCode());//1554874502 |
|
System.out.println(cls3.hashCode());//1554874502 |
|
System.out.println(cls4.hashCode());//1554874502 |
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//5.基本数据类型按如下方式得到Class类对象 |
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Class<Integer> integerClass = int.class; |
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Class<Character> characterClass = char.class; |
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Class<Boolean> booleanClass = boolean.class; |
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System.out.println(integerClass);//int |
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System.out.println(characterClass);//char |
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System.out.println(booleanClass);//boolean |
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//6.基本数据类型对应的8种包装类,可以通过 .TYPE得到Class类对象 |
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Class<Integer> type1 = Integer.TYPE; |
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Class<Character> type2 = Character.TYPE; |
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System.out.println(type1); |
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System.out.println(integerClass.hashCode());//1846274136 |
|
System.out.println(type1.hashCode());//1846274136 |
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} |
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} |
2.4哪些类型有Class对象
- 外部类,成员内部类,静态内部类,局部内部类,匿名内部类
- interface:接口
- 数组
- enum:枚举
- annotation:注解
- 基本数据类型
- void
例子:
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package li.reflection.class_; |
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import java.io.Serializable; |
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//演示哪些类有Class对象 |
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public class allTypeClass { |
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public static void main(String[] args) { |
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Class<String> cls1 = String.class;//外部类 |
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Class<Serializable> cls2 = Serializable.class;//接口 |
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Class<Integer[]> cls3 = Integer[].class;//数组 |
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Class<float[][]> cls4 = float[][].class;//二维数组 |
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Class<Deprecated> cls5 = Deprecated.class;//注解 |
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//Thread类中的枚举State--用来表示线程状态 |
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Class<Thread.State> cls6 = Thread.State.class;//枚举 |
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Class<Long> cls7 = long.class;//基本数据类型 |
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Class<Void> cls8 = void.class;//void类型 |
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Class<Class> cls9 = Class.class;//Class类也有 |
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System.out.println(cls1);//class java.lang.String |
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System.out.println(cls2);//interface java.io.Serializable |
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System.out.println(cls3);//class [Ljava.lang.Integer; |
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System.out.println(cls4);//class [[F |
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System.out.println(cls5);//interface java.lang.Deprecated |
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System.out.println(cls6);//class java.lang.Thread$State |
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System.out.println(cls7);//long |
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System.out.println(cls8);//void |
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System.out.println(cls9);//class java.lang.Class |
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} |
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} |
2.5类加载
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基本说明:
反射机制是java实现动态语言的关键,也就是通过反射实现类动态加载
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静态加载:编译时加载相关的类,如果没有则报错,依赖性太强
静态加载的类,即使没有用到也会加载,并且进行语法的校验
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动态加载:运行时加载相关的类,如果运行时不用该类,即使不存在该类,也不会报错,降低了依赖性
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类加载的时机:
- 当创建对象时(new)//静态加载
- 当子类被加载时 //静态加载
- 调用类中的静态成员时 //静态加载
- 通过反射 //动态加载
例子:静态加载和动态加载
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import java.lang.reflect.*; |
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import java.util.*; |
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public class classLoad_ { |
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public static void main(String[] args) throws Exception { |
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Scanner scanner = new Scanner(System.in); |
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System.out.println("请输入key"); |
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String key = scanner.next(); |
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switch (key) { |
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case "1": |
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Dog dog = new Dog();//静态加载,依赖性很强 |
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dog.cry(); |
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break; |
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case "2": |
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//反射 -->动态加载 |
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Class cls = Class.forName("Person"); //加载Person[动态加载] |
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Object o = cls.newInstance(); |
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Method m = cls.getMethod("hi"); |
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m.invoke(o); |
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System.out.println("ok"); |
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break; |
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default: |
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System.out.println("do nothing..."); |
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} |
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} |
|
} |
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//因为new Dog()是静态加载,因此必须编写Dog |
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//Person类是动态加载,所以即使没有编写Person类也不会报错,只有当动态加载该类时,(有问题)才会报错 |
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class Dog{ |
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public void cry(){ |
|
System.out.println("小狗在哭泣.."); |
|
} |
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} |
在没有编写Dog类时,即使在switch选择中,不一定会运行到new dog对象的case1,但是程序仍然报错了,因为静态加载的类,即使没有用到,也会加载,并且进行语法的校验
在编写了Dog类对象后,可以看到编译通过:
运行程序:可以看到,即使没有编写Person类,但是运行时没有用到,就不会报错
使用到Person类,报错:(运行时加载)
2.6类的加载过程
- 类加载过程图
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类加载各阶段完成的任务
- 加载阶段:将类的class文件读入内存,并为之创建一个java.lang.Class对象。此过程由类加载器完成。
- 连接阶段:将类的二进制数据合并到jre中
- 初始化阶段:JVM负责对类进行初始化,这里主要是指静态成员
2.6.1加载阶段
JVM 在该阶段的主要目的是,将字节码从不同的数据源(可能是class文件,也可能是jar包,甚至网络)转化为二进制字节流加载到内存中,并生成一个代表该类的java.lang.Class对象
2.6.2连接阶段-验证
- 目的是为了确保Class文件的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的安全
- 包括:文件格式验证(是否以 魔数 oxcafebabe开头)、元数据验证、字节码验证和符号引用验证
- 可以考虑使用 -Xverify:none 参数关闭大部分的类验证措施,缩短虚拟机类加载的时间
2.6.3连接阶段-准备
JVM会在该阶段对静态变量,分配内存并默认初始化(对应的数据类型的默认初始值,如0,0L,null,false等)。这些变量所使用的内存都将在方法区中进行分配
例如:
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package li.reflection.classload_; |
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//我们说明一个类加载的链接阶段-准备 |
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public class ClassLoad02 { |
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public static void main(String[] args) { |
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|
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} |
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} |
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class A { |
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//属性-成员变量-字段 |
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//一个类加载的链接阶段中的准备阶段 属性是如何处理的 |
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//1. n1 是实例变量,不是静态变量,因此在准备阶段,是不会分配内存的 |
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//2. n2 是静态变量,分配内存 n2,且默认初始化为 0,而不是20 |
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//3. n3 是static final,是常量,它和静态变量不一样,因为一旦赋值就不变,n3 = 30 |
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public int n1 = 10; |
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public static int n2 = 20; |
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public static final int n3 = 30; |
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} |
2.6.4连接阶段-解析
虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接应用的过程
个人理解 java虚拟机中的符号引用和直接引用_maerdym的博客-CSDN博客
2.6.5初始化阶段
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到初始化阶段,才真正开始执行类中定义的Java程序代码,此阶段是执行
<clinit>()
方法的过程 -
<clinit>()
方法是 由编译器按语句在源文件中出现的顺序,依次自动收集类中的 所有静态变量 的赋值动作 和 静态代码块中的语句,并进行合并。-->例子1 -
虚拟机会保证一个类的
<clinit>()
方法在多线程环境中被正确地加锁、同步,如果多线程同时去初始化一个类,那么只会有一个线程去执行这个类的<clinit>()
方法,其他线程都需要阻塞等待,直到活动线程执行<clinit>()
方法完毕。
例子1:演示类加载的初始化阶段
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package li.reflection.classload_; |
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//演示类加载的初始化阶段 |
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public class ClassLoad03 { |
|
public static void main(String[] args) { |
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//分析: |
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/** |
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* 1.加载B类,并生成 B的Class对象 |
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* 2.链接 :将num默认初始化为 0 |
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* 3.初始化阶段: |
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* 3.1依次 自动收集类中的 所有静态变量的赋值动作 和 静态代码块中的语句,并合并 |
|
* 收集: |
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* clinit(){ |
|
* System.out.println("B的静态代码块被执行"); |
|
* num = 300; |
|
* num = 100; |
|
* } |
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* 合并:num =100; |
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*/ |
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|
|
//直接使用类的静态属性也会导致类的加载 |
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System.out.println(B.num);//100 |
|
|
|
} |
|
} |
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class B { |
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static { |
|
System.out.println("B的静态代码块被执行"); |
|
num = 300; |
|
} |
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static int num = 100; |
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public B() { |
|
System.out.println("B的构造器被执行"); |
|
} |
|
} |
例子2:
在例子1中的程序里创建一个B类对象,打上断点,debug源码:
可以看到在底层中,使用了对象锁synchronized (getClassLoadingLock(name))
:
也就是说,加载类的时候,是有类的同步控制机制。
正因为有这个机制,才能保证某个类在内存中,只有一份Class对象。
出处:https://www.cnblogs.com/liyuelian/p/16739387.html