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【Java基础增强】类加载器和反射

2023-10-10 23
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简介： 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.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
    968568ef441f4f35acd36ab8832ca4de.png

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
  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

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)

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

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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

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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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Java反射
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