类与Class对象


类是程序的一部分,每个类都有一个Class对象,即每当编写并且编译一个新类的时候就会产生一个Class对象。当程序创建第一个对类的静态成员的引用的时候,会将该类动态加载到JVM中,这个说明了类的构造起器也是一个静态方法,即使在构造器之前并没有使用static关键字。所以java程序在运行之前并没有被完全加载,各个类只在需要的时候才将该类的Class对象载入内存,该Class对象被用来创建这个类的所有对象。通过下面的代码可以证明以上内容:

class Demo1 {
static int i;
static {
System.out.println("loading Demo1");
}
}
class Demo2 {
static {
System.out.println("loading Demo2");
}
}
class Demo3 {
static {
System.out.println("loading Demo3");
}
}
class TestDemo {
public static void main(String[] args) {
int i = Demo1.i;
try {
Class.forName("Demo2");
} catch (ClassNotFoundException e) {
System.out.println("couldn't find Demo2");
}
new Demo3();
}
/* output
* loading Demo1
* loading Demo2
* loading Demo3
*/
}

其中static{}是静态块,在类被加载的时候会执行,第一个输出是我们是用Demo1中的静态成员i而加载了Demo1类,而第二个输出我们调用了Class类的一个静态方法forName,参数是一个类的名称,返回的是该类名的类的Class对象,该方法还有一个作用就是若该类未被加载则加载它,最后使用了new关键字创建对象即调用了类的构造器,也对类进行了加载输出了第三行

Class对象的创建


若我们想要在运行的时候获取某个类的类型信息,就必须先获得该类的Class对象。得到Class对象的方法主要有三种

  • Class.forName:Class类的一个静态方法,传入类的全名
  • 对象.getClass:根类Object的方法,返回该对象的类的Class对象
  • 类名.class:这种方法又称为类字面常量,该方法不仅简单,而且更安全,因为可以在编译时就会受到检查
    class Demo1 {
    static final int i1 = 47;
    static final int i2 = (int)(Math.random() * 10000);
    static {
    System.out.println("loading Demo1");
    }
    }
    class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
    Class<Demo1> demo1Class = Demo1.class;
    System.out.println("after Demo1.class");
    int i = Demo1.i1;
    System.out.println("after Demo1.i1");
    i = Demo1.i2;
    System.out.println("after Demo1.i2");
    }
    /* output
    * after Demo1.class
    * after Demo1.i1
    * loading Demo1
    * after Demo1.i2
    */
    }

    从以上的代码中你会发现,通过使用类名.class的方法并没有对类进行加载,因为通过这种方法创建Class对象不会自动地初始化该Class对象。当我们使用某个类的时候实际上可以分为三个步骤:1)加载,这是由类加载器执行的,即通过查找到的字节码创建一个Class对象。2)链接,验证类中的字节码,为静态域分配存储空间,解析对其它类的引用。3)初始化,若该类有父类,则对其初始化,执行静态初始化器和静态块。从这三个步骤中看出只有对Class对象进行初始化才执行静态块。接着我们又调用了Demo1的i1也为执行静态块,因为被static final修饰的是一个编译期常量,当我们读取这个值的时候并不需要的类进行初始化,但并不是说访问的域被static final修饰时就不会对类进行初始化,从调用i2就可以看出,因为i2的值不是一个编译器的常量。

Class对象的使用


Class对象中提供了大量的方法来让我们获取类中的属性与方法,而且我们也可以通过Class对象来创建类的实例与修改属性值和执行方法,以下为Class对象中比较常用的方法:

  • getFields:获取public修饰的所有属性,返回一个Field数组(包括父类的)
  • getDeclaredFields:获取所有属性,返回一个Field数组
  • getField:传入一个参数(属性名),获取单个属性,返回一个Field对象,只能获取public修饰的
  • getDeclaredField:传入一个参数(属性名),获取单个属性,返回一个Field对象
    public class Demo {
    public int field1;
    private String field2;
    public void method1(Integer arg0) {
    System.out.println("执行method1");
    }
    private String method1() { return null;}
    }
    class TestDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
    Class<Demo> demoClass = Demo.class;
    Field[] fields1 = demoClass.getFields();
    Field[] fields2 = demoClass.getDeclaredFields();
    System.out.println(Arrays.toString(fields1));
    System.out.println(Arrays.toString(fields2));
    Field field1 = demoClass.getField("field1");
    // Field field2 = demoClass.getField("field2"); // 运行时抛异常
    Field field3 = demoClass.getDeclaredField("field2");
    System.out.println(field1);
    System.out.println(field3);
    }
    /* output
    * [public int Demo.field1]
    * [public int Demo.field1, private java.lang.String Demo.field2]
    * public int Demo.field1
    * private java.lang.String Demo.field2
    */
    }
  • getMethods:获取所有的public修饰的方法,包括父类的,返回Method数组
  • getDeclaredMethods:获取所有的返回,不包括父类,返回Method数组
  • getMethod:传入一个参数(方法名),返回一个Method对象,只能获取到public修饰的
  • getDeclared:传入一个参数(方法名),返回一个Method对象
    class TestDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
    Class<Demo> demoClass = Demo.class; //上段代码的Demo类
    Method[] methods1 = demoClass.getMethods();
    Method[] methods2 = demoClass.getDeclaredMethods();
    System.out.println(Arrays.toString(methods1));
    System.out.println(Arrays.toString(methods2));
    Method method1 = demoClass.getMethod("method1", new Class[]{Integer.class});
    // Method method2 = demoClass.getMethod("method2");
    Method method3 = demoClass.getDeclaredMethod("method2");
    System.out.println(method1);
    System.out.println(method3);
    }
    /**
    * [public void Demo.method1(java.lang.Integer), public final void java.lang.Object.wait() throws java.lang.InterruptedException,...
    * [public void Demo.method1(java.lang.Integer), private java.lang.String Demo.method2()]
    * public void Demo.method1(java.lang.Integer)
    * private java.lang.String Demo.method2()
    */
    }
  • newInstance:创建该类型的一个实例
    class TestDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
    Class<Demo> demoClass = Demo.class;
    Demo demo = demoClass.newInstance();
    Field field2 = demoClass.getDeclaredField("field2");
    field2.setAccessible(true);
    field2.set(demo, "setField2");
    System.out.println(field2.get(demo));
    Method method1 = demoClass.getMethod("method1", Integer.class);
    method1.invoke(demo, new Object[]{11});
    }
    /**
    * setField2
    * 执行method1
    */
    }

    以上代码中可以看出创建类的一个实例并不只能通过new关键字来创建,而且上述还使用了Field对象的方法,可以获取一个实例中的属性值。而且你会发现通过Field对象的方法甚至可以改变一个实例的私有的属性值。若想改变私有属性值必须调用setAccessible方法并传入true(默认为false)。后面又使用了Method对象的方法,可以执行实例的方法,传入参数分别为实例与方法的参数数组,若调用Method的setAccessible方法并传入true,可以执行实例的私有方法。到这你可能会想有没有什么办法可以阻止我们通过反射(即Field和Method方法)调用那些私有的属性,可以试着将该属性值放在一个私有内部类中或则放在匿名类中,最后将会发现这都不法阻止反射的调用。但我们可以通过将一个属性用final来修饰,即使可以执行修改操作但并不会真正的改变属性值。

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