12_Java类加载机制与反射

1、精选文档12.1 Java类加载机制前面我们给大家介绍过JVM的功能（供应运行时环境、垃圾回收机制和供应中立的体系结构）。在供应运行时环境中有个子功能是ClassLoader（类加载器），它主要用于将主类（即包含了main方法的类）加载到JVM的code segment（代码区）。然后运行环境找到main方法（程序入口）开头执行程序。在整个程序运行的过程中，会有更多的class被动态Load到内存中。类加载机制如图12-1所示：图12-1 类加载机制需要留意的是：类并非一次性就全部加载完毕，而是在需要的时候（运行期间）动态加载到内存。利用java -verbose:class Test可以观看

2、类的具体加载过程。12.2 Java反射机制什么是反射Java 程序在运行期间可以动态加载、解析和使用一些在编译阶段并不确定的类型数据，这一机制被称为反射(Reflection)。反射库（reflection library）供应了一个格外丰富且细心设计的工具类，以便编写能够动态操纵Java代码的程序。使用反射，在设计和运行中添加新类时，能够快速的应用开发工具动态的查询新添加类的力量。反射方式反射机制供应的功能·加载运行时才能确定的数据类型·解析类的结构、分析类的力量、猎取其内部信息·操作类（进行实例化访问非静态成员，直接利用类名访问静态成员）或其实例（访问属性、

3、调用方法、创建新对象）12.2.1 Class类在程序运行期间，Java运行时系统始终为全部的对象维护一个被称为运行时的类型标识，被称为Class（留意与class的区分）。通过 Class可以完整的得到一个类中的完整结构，包括此类中的方法定义，属性定义等。Class是反射的源头或入口，通过查看JDK挂念手册其常见方法如图：12.2.2 如何猎取Class类对象 针对引用数据类型·通过ClassLoader的loadClass方法Class c1 = ClassLoader.getSystemClassLoader().loadClass("com.itjo

4、b.Person");·调用静态方法Class.forName()Class.forName("com.itjob.Person");Class.forName("oracle.jdbc.dirver.OracleDriver");·调用Object类中定义的getClass()方法Person p = new Person();Class c1 = p.getClass();Class c2 = "Hello".getClass();·使用.class表达式Class c1 = String.

5、class;Class c2 = com.itjob.Person.class;Class c3 = oracle.jdbc.dirver.OracleDriver.class; 针对基本数据类型及void·使用.class 表达式Class c1 = int.class;Class c2 = double.class;Class c3 = void.class;·调用相应封装类的Type 属性Class c1 = Integer.TYPE;Class c2 = Double.TYPE;Class c3 = Void.TYPE;示例如下：try /1. 引用

6、数据类型/1.1 利用ClassLoader类的loaderClass("类全名称");手动加载，会有特别System.out.println(ClassLoader.getSystemClassLoader().loadClass("com.itjob.Person" ).getName();/1.2 利用Class.forName(类全名称);手动加载，会有特别System.out.println(Class.forName("com.itjob.Person").getName();/1.3 调用Object类中定义的getCl

7、ass()方法System.out.println(new Person().getClass().getName();/1.4 使用.class表达式System.out.println(Person.class.getName();/2. 基本数据类型和void/2.1 使用.class表达式System.out.println(int.class.getName();System.out.println(double.class.getName();System.out.println(void.class.getName();/2.2 通过各自的包装类.TYPESystem.out.p

8、rintln(Integer.TYPE);System.out.println(Double.TYPE); catch (ClassNotFoundException e) e.printStackTrace();12.2.3 猎取实例对象不光可以取得对象所在类的信息，也可以直接通过Class类的newInstance方法进行对象实例化操作。newInstance方法原型如下：public T newInstance() throws InstantiationException,IllegalAccessException调用过程：p.getClass().newInstance();或：P

9、erson.class.newInstance();或：Class.forName("com.itjob.Person").newInstance()创建一个Person类的实例。newInstance方法调用默认的构造器初始化新创建的对象，假如这个类没有默认的构造器，就会抛出一个特别。要想调用有参构造方法，则必需使用Constructor类的newInstance方法。12.2.4 猎取类的结构Class类的实例用于表示运行时的Java数据类型，包括类、接口、数组、枚举、注解、基本数据类型。在类加载时，Java虚拟机会自动创建相应Class对象。通过反射得到一个类的完整结

10、构要使用到java.lang.reflect包，此包下的常见类如下：java.lang.reflect.Fieldjava.lang.reflect.Methodjava.lang.reflect.Constructor<T>java.lang.reflect.Modifierjava.lang.reflect.Array 猎取类实现的全部接口要想取得一个类所实现的全部接口，则必需使用 Class类中的getInterfaces()方法。此方法定义如下：public Class getInterfaces()。由于一个类可以同时实现多个接口，因此此方法返回一个Cla

11、ss类的对象数组，之后就可以直接利用Class类中的getName()方法输出即可。示例如下：interface Ainterface Bclass Person implements A, Bpublic class Test public static void main(String args) Class c = Person.class.getInterfaces();for(Class cc : c)System.out.println(cc.getName(); 猎取类所继承的父类一个类可以实现多个接口，但是只能继承一个父类，假如没有明确的指明继承那个类，则确定继

12、承的是Object类。所以要想取得一个类的父类，可以直接使用Class类中的getSuperclass()方法。此方法定义如下：public Class<? super T> getSuperclass()。此方法返回的是Class实例，和之前得到接口一样，可以通过getName()方法取得名称。 示例如下：class Aclass Person extends Apublic class Test public static void main(String args) System.out.println(Person.class.getSuperclass().getName

13、(); 猎取类中的全部构造方法可以直接使用Class类中的getConstructors()方法或getDeclaredConstructors()方法取得本类中的全部构造方法。这两个方法的返回类型都是Constructor的数组。Constructor类定义在java.lang.reflect包中，常用方法如下：取得访问修饰权限的时候却发觉返回的是一个int数字而不是 public等类型的修饰符关键字。这是由于在整个Java中对于方法的修饰符是使用一顶的数字表示出来的，如图所示：假如要想把这个数字还原成用户可以看懂的关键字，则必需依靠Modifier类完成，此类定义在java

14、.lang.reflect包中。直接使用Modifier类的以下方法即可将修饰符转变：public static String toString(int mod);示例如下：import java.lang.reflect.*;class Personprivate String name;private int age;public Person() public Person(String name, int age) = name;this.age = age;Overridepublic String toString() / TODO Auto-generated

15、 method stubreturn "我叫" + + "，我今年" + this.age;public class Test public static void main(String args) /猎取全部的构造方法Constructor<?> cs = Person.class.getDeclaredConstructors();for(Constructor<?> c : cs)/遍历全部的构造方法/输出构造方法的修饰符System.out.println("构造器修饰符:" +

16、Modifier.toString(c.getModifiers();/输出构造方法名称System.out.println("构造方法名:" + c.getName();/输出构造方法全部参数Class<?> ct = c.getParameterTypes();if(ct.length = 0)System.out.println("这是无参的构造方法");elseint i = 0;for(Class<?> p : ct)System.out.println("参数" + (i+1) + ":&

17、quot; + p.getName();i+;现在我们已经知道如何猎取一个类的全部构造方法规范，此时我们可以利用Constructor类的newInstance调用有参的构造方法来实例化对象，其过程如下：1、通过Class类中的getConstructors()方法或getDeclaredConstructors()取得本类中的全部构造方法。2、分析每个构造方法的参数状况，了解每个构造方法的原型。3、通过Class类中的getDeclaredConstructor(Class<?>. parameterTypes)方法，向构造方法中传递一个对象数组进去，里面包含了构造方法中所需的各

18、个参数。4、通过调用Constructor的newInstance(Object. initargs)方法实例化对象。示例如下：try Constructor<?> c = Person.class.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);System.out.println(c.newInstance("张三", 25); catch (IllegalArgumentException e) e.printStackTrace(); catch (InstantiationException e) e.p

19、rintStackTrace(); catch (IllegalAccessException e) e.printStackTrace(); catch (InvocationTargetException e) e.printStackTrace();catch (SecurityException e1) e1.printStackTrace(); catch (NoSuchMethodException e1) e1.printStackTrace(); 猎取类中的方法要想取得一个类中的全部方法，可以使用Class类中的getDeclaredMethods()方法，此方

20、法返回一个Method类的对象数组，假如要想进一步取得方法的具体信息，例如：方法的参数，抛出的特别声明等等内容，就必需依靠Method类来完成。输出本类中的全部方法：public Method getDeclaredMethods() throws SecurityException输出全部的方法(包括父类中的)：public Method getMethods() throws SecurityException方法操作：取得全部的返回值：public Class<?> getReturnType()取得全部的参数：public Class<?> getParamet

21、erType()取得修饰符：public int getModifiers()取得特别信息：public Class<?> getExceptionType()示例如下：/ 获得非继承的全部方法Method methods = Person.class.getDeclaredMethods();for (Method m : methods) System.out.print(Modifier.toString(m.getModifiers() + " "+ m.getReturnType().getName() + " " + m.getN

22、ame() + "(");Class<?> paras = m.getParameterTypes();for (Class<?> p : paras) System.out.print(p.getName() + " ");System.out.println(")");通过Class类的getMethod方法或getDeclaredMethod方法，依据一个类中的方法名称及参数类型取得Method对象，并通过invoke()方法调用指定的方法。invoke方法原型如下：public Object invok

23、e(Object obj, Object. args) throws IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException·假如要调用的方法是类的静态方法，obj指定为null即可，然后后面是参数列表。·假如是非静态方法，必需传入一个类的实例化对象，然后后面是参数列表。假如方法是无参方法：m.invoke(obj); /非静态m.invoke(null);/静态假如方法带参数：m.invoke(obj, 10, 20);/静态m.invoke(null, 10, 20);/非静

24、态示例如下：Person类中的方法原型：public void fun1(int a, int b);public static void fun2(int a, String b);调用方式：/ 非静态方法调用方式method = Person.class.getDeclaredMethod("fun1", int.class, int.class);method.invoke(obj, 10, 20);/ 静态方法调用方式smethod = Person.class.getDeclaredMethod("fun2", int.class, Strin

25、g.class);smethod.invoke(null, 10, "hello world java"); 猎取类中的属性在反射操作中也同样可以取得一个类中的全部属性，但是在取得属性的时候有以下两种不同的操作：得到本类、实现的接口和父类中的全部公共属性：public Field getFields() throws SecurityException得到本类中的全部属性（包括私有属性）：public Field getDeclaredFields() throws SecurityException以上方法返回的都是Field的数组，每一个Field对象就

26、表示类中的一个属性。属性操作：取得属性修饰符：public int getModifiers()取得属性类型：public Class<?> getType()取得属性名称：public String getName()示例如下：/ 猎取类中全部的属性Field field = Person.class.getDeclaredFields();for(Field f : field)/ 属性修饰符System.out.print(Modifier.toString(f.getModifiers() + " ");/ 属性类型System.out.print(f.

27、getType().getName() + " ");/ 属性名称System.out.println(f.getName();setter()及getter()方法是一个标准的属性的访问方法，假如一个类的属性被封装，则必需通过setter及getter方法设置和取得属性的值。实际上此方法的操作之所以要这样规定，主要缘由是由于反射机制可以赐予支持的。通过反射可以调用setter()及getter()方法。假如要操作一个类中的属性，则可以通过Field类来完成。而不必麻烦的通过setter()及getter()得到。取得公共属性：public Field getField(S

28、tring name) throws NoSuchFieldException, SecurityException取得本类属性（包括私有）：public Field getDeclaredField(String name) throws NoSuchFieldException, SecurityException取得属性内容：public Object get(Object obj) throws IllegalArgumentException,IllegalAccessException设置属性内容：public void set(Object obj, Object value)

29、throws IllegalArgumentException, IllegalAccessException设置属性可见（在访问私有属性的时候，必需让这个属性可见）：public void setAccessible(boolean flag) throws SecurityException示例如下：Field f = Person.class.getDeclaredField("name");/name是本类中的私有属性f.setAccessible(true);/设置其可见f.set(obj, "李四");/设置属性System.out.prin

30、tln(f.get(obj);/取得属性与方法类似，假如类中的属性是static修饰的，则get和set方法中的obj为null即可。猎取类结构信息综合实例：package reflect;import java.lang.reflect.*;import java.util.Scanner;public class ReflectTest public static void printConstructors(Class<?> cl)Constructor<?> constructors = cl.getDeclaredConstructors();for(Cons

31、tructor<?> c : constructors)String name = c.getName();System.out.print(" ");String modifiers = Modifier.toString(c.getModifiers();if(modifiers.length() > 0)System.out.print(modifiers + " ");System.out.print(name + "(");Class<?> paramTypes = c.getParameter

32、Types();for(int i = 0; i < paramTypes.length; i+)if(i > 0)System.out.print(", ");System.out.print(paramTypesi.getName();System.out.println(");");public static void printMethods(Class<?> cl)Method methods = cl.getDeclaredMethods();for(Method m : methods)String name = m

33、.getName();Class<?> retType = m.getReturnType();System.out.print(" ");String modifiers = Modifier.toString(m.getModifiers();if(modifiers.length() > 0)System.out.print(modifiers + " ");System.out.print(retType.getName() + " " + name + "(");Class<?&g

34、t; paramTypes = m.getParameterTypes();for(int i = 0; i < paramTypes.length; i+)if(i > 0)System.out.print(", ");System.out.print(paramTypesi.getName();System.out.println(");");public static void printFields(Class<?> cl)Field fields = cl.getDeclaredFields();for(Field f

35、: fields)Class<?> type = f.getType();String name = f.getName();System.out.print(" ");String modifiers = Modifier.toString(f.getModifiers();if(modifiers.length() > 0)System.out.print(modifiers + " ");System.out.println(type.getName() + " " + name + "")

36、;public static void main(String args) String name = null;if(args.length > 0)name = args0;elseScanner in = new Scanner(System.in);System.out.print("Enter class name(eg:java.util.Date):");name = in.next();try Class<?> cl = Class.forName(name);Class<?> supercl = cl.getSuperclas

37、s();String modifiers = Modifier.toString(cl.getModifiers();if(modifiers.length() > 0)System.out.print(modifiers + " ");System.out.print("class " + name);if(supercl != null && supercl != Object.class)System.out.print(" extends " + supercl.getName();System.out.

38、print("nn");printConstructors(cl);System.out.println();printMethods(cl);System.out.println();printFields(cl);System.out.println(""); catch (ClassNotFoundException e) / TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();12.2.5 通过反射操作数组反射机制不光只能用在类中，也可以应用在任意的引用数据类型上。当然，这就包含了数组，数组使用

39、Array类完成。Class类中存在以下一个方法，用于返回一个数组对象的实例：public Class<?> getComponentType ()接下来可以利用java.lang.reflect包中的Array类的有些方法来操作：开拓新数组：public static Object newInstance(Class<?> componentType, int. dimensions) throws IllegalArgumentException, NegativeArraySizeException得到数组指定下标的内容：public static Object

40、get(Object array, int index) throws IllegalArgumentException, ArrayIndexOutOfBoundsException修改内容：public static void set(Object array, int index, Object value) throws IllegalArgumentException, ArrayIndexOutOfBoundsException示例如下：int arr = 1, 3, 5, 7, 9;Class<?> c = arr.getClass().getComponentTyp

41、e();/ 创建新数组对象，长度为10Object newArr = Array.newInstance(c, 10);/ 利用set修改指定下标的值Array.set(newArr, 0, 10);Array.set(newArr, 1, 20);/ 利用get返回指定下标的值System.out.println("数组下标为1的元素为：" + Array.get(newArr, 1);12.2.6 反射与Annotation一个Annotation要想让其变得有意义，则必需结合放射机制取得Annotation中设置的全部内容。在 Class类中存在以下几种与Annota

42、tion 操作有关的方法：实际应用ORM（实体关系映射orm 即Object-relational mapping）示例如下：package com.itjob;import java.lang.annotation.*;import java.lang.reflect.Field;/ 数据库中的类型列表enum dbType varchar,number/ 该注解指明字段的名称和对应的数据类型Target(value=ElementType.FIELD)Retention(value=RetentionPolicy.RUNTIME)interface ColumnAnnotation pub

43、lic String columnName();/ 数据库中字段的名称public dbType dbtype();/ 数据库中字段的类型/ 该注解指明数据库中表的名称Target(value=ElementType.TYPE)Retention(value=RetentionPolicy.RUNTIME)interface TableAnnotation public String tableName();/数据库中表的名称TableAnnotation(tableName="student")/ 表名称为studentclass Student / 对应表student

44、中字段名sname，类型varcharColumnAnnotation(columnName="sname", dbtype=dbType.varchar)private String name;/ 对应表student中字段名sage，类型numberColumnAnnotation(columnName="sage", dbtype=dbType.number)private int age;public Student(String name, int age) = name;this.age = age;public Stri

45、ng getName() return name;public void setName(String name) = name;public int getAge() return age;public void setAge(int age) this.age = age;class ORMHelp/ 把对象转换为相应的sql语句插入到数据库中public void insert(Object table)StringBuilder sb = new StringBuilder();sb.append("insert into ");/ 获得对象的Class实例Cla