JAVA程序类加载及其反射机制

【IT168 技术】当调用java命令运行某个Java程序时,该命令将启动一条Java虚拟机进程,同一个JVM的所有线程,所有变量都处于同一进程里,它们都是用该JVM进程的内存区。

• 程序运行到最后正常结束。
• 程序运行到使用System.exit()或Runtime().exit()代码结束程序。
• 程序执行过程中遇到未捕获的异常或错误而结束。
• 程序所在平台强制结束了JVM进程。

　　类的加载

　　类加载指的是将类的class文件读入内存,并为之创建一个java.lang.Class对象,而系统中所有的类,它们实际上也是对象,称为类对象,它们都是java.lang.Class的实例,虚拟机为每种类型管理一个独一无二的Class对象,也就是说,每个类(型)都有一个Class对象。

　　类的连接

　　连接阶段将会负责将类的二进制数据合并到JRE中

• 验证
• 准备:类准备阶段则负责将类的静态属性分配内存,并设置默认初始值
• 解析

　　类的初始化

　　在类的初始化阶段,虚拟机负责对类进行初始化,主要就是对静态属性进行初始化,在Java类中对静态属性指定初始值有两种方式: (1)声明静态属性时指定初始值;(2)使用静态初始化块为静态属性制定初始值

　　当Java程序首次通过下面6种方式来使用某个类或接口时，系统就会初始化该类或接口。

　　a) 创建类的实例。

　　b) 调用某个类的静态方法。

　　c) 访问某个类或接口的静态属性,或为该静态属性赋值。

　　d) 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。

　　e) 初始化某个类的子类,当初始化某个类的子类时,该子类的所有父类都会被初始化。

　　f) 直接使用java.exe命令来运行某个主类时,程序会先初始化该主类。

　　类加载器

　　类加载器负责将.class文件加载到内存中,并为之生成对应的java.lang.Class对象。

　　在Java中,一个类用其全限定类名(包括包名和类名)作为标识。

　　在JVM中,一个类用其全限定类名和其类加载器作为其唯一标识。

　　当JVM启动时,会形成由三个类加载器组成的：

• Bootstrap ClassLoader:根类加载器 它不是java.lang.ClassLoader的子类,而是由JVM自身实现rt.jar。
• Extension ClassLoader:扩展类加载器 它负责加载JRE的扩展目录ext中JAR的类包。
• System ClassLoader:系统类加载器 它负责在JVM启动时,加载来自命令java中的-classpath选项或java.class.path系统属性,或CLASSPATH环境变量所指定的JAR包和类路径,默认是以当前路径作为系统加载路径。

　　AppClassLoader：用户自定义类加载器。

　　JVM类加载机制

　　全盘负责

　　父类委托:所谓父类委托是先让parent(父)类加载器试图加载该Class,只有在父类加载器无法加载该类时才尝试从自己的类路径中加载该类。

　　缓存机制

　　通过反射查看类信息

　　Java程序中获得Class对象通常有如下三种方法：

　　a) 使用Class类的forName()静态方法.该方法需要传入字符串参数,该字符串参数的值是某个类的全限定类名(必须添加完整包名)。

　　b) 调用某个类的class属性来获取该类对应的Class对象。

　　c) 调用某个对象的getClass()方法,该方法是java.lang.Object类中的一个方法,所以所有java对象都可以调用该方法,该方法将会返回该对象所属类对应的Class对象。

　　b方法:代码更安全,程序在编译阶段就可以检查需要访问的Class对象是否存在。

　　程序性能提高,因为这种方法无需调用方法,所以性能更好。

　　一旦获得某个类所对应的Class对象后,就可以调用Class对象的方法来获得该对象和该类的真实信息。

　　getDeclared 与访问级别无关,显式声明的。

　　get 获得所有的但只是public,包括继承的。

　　使用反射生成并操作对象

　　Class对象可以获得该类里包括的方法(由Methode对象表示),构造器(由Constructor对象表示),Field(Field对象表示),这三个类都定义在java.lang.reflect包下,并实现了java.lang.reflect.Member接口,程序可以通过Method对象来执行对应的方法,通过Constructor对象来调用对应的构造器创建对象,能通过Field对象直接访问并修改对象的属性值。

　　通过反射来生成对象有如下两种方式：

　　a) 使用Class对象的newInstance()方法来创建该Class对象对应类的实例,这种方法要求该Class对象的对应类有默认构造器,而执行newInstance()方法时实际上是利用默认构造器来创建该类的实例。

　　b) 先利用Class对象获取指定的Constructor对象,再调用Constructor对象的newInstance()方法来创建该Class对象对应类的实例,通过这种方式可以选择使用某个类的制定构造器来创建实例。

　　实际上只有当程序需要动态地创建该对象时才会考虑使用反射,通常在开发通用性比较广的框架和基础平台时可能会大量使用反射。

　　当获得某个类对应的Class对象后,就可以通过该Class对象的getMethods()方法或者getMethod()方法来获取全部或指定方法----这两个方法的返回值是Method对象数组,或者Method对象。

　　每个Method对象包含一个方法,获得Method对象后,程序就可通过该Method来调用对应方法,在Method里包含一个invoke方法。

　　Obejct invoke(Object obj, Object …args);该方法中的obj是执行该方法的主调,后面的args是执行该方法时传入该方法的实参。

　　当通过Method的invoke方法来调用对应的方法时,Java会要求程序必须有调用该方法的权限,如果程序确实需要调用某个对象的invoke方法,可以先调用Method对象的如下方法：

　　setAccessible(boolean flag):将flag对象的accessible标志设置为指示的Boolean值。

　　true表示该Method在使用时应该取消Java语言访问权限检查。

　　访问属性值

　　通过对象的getFields()或getField()方法可以获取该类所包括的全部Field(属性)或指定的Field,Field提供如下两组方法来访问属性:

　　getXxx(Object obj):获取obj对象该Field的属性值

　　setXxx(Object obj, Xxx val):将obj对象的该Field设置成val值

　　使用这两个方法可以随意地访问指定对象的所有属性,包括private访问控制的属性

　　必须通过setAccessible(true)取消访问前检查

　　操作数组

　　在java.lang.reflect包下还提供了一个Array类,Array对象可以代表所有的数组

　　使用反射生成JDK动态代理

　　在Java的java.lang.reflect包下提供了一个Proxy类和一个InvocationHandler接口,通过使用这个类和接口可以生成JDK动态代理类或动态代理对象

　　Proxy提供

　　static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class[] interfaces, InvocationHandler h):直接创建一个动态代理对象,该代理对象的实现类实现了interfaces指定的系列接口,执行代理对象的每个方法时都会被替换执行InvocationHandler对象的invoke方法。

　　通常而言,当我们使用Proxy生成一个动态代理时,往往并不会凭空产生一个动态代理,通常都是为制定的目标对象来生成动态代理。

　　这种动态代理在AOP(Aspect Orient Program,即面向切面编程)里被称为AOP代理,AOP代理可代替目标对象,AOP代理包含了目标对象的全部方法,但AOP代理中的方法与目标对象的方法存在差异:AOP代理里的方法可以在执行目标方法之前,之后插入一些通用处理。