Java反射——Class和ClassLoader

亦凉 2023-07-01 09:58 234阅读 0赞

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  • 概述
  • API
    • 1、Class
    • 2、ClassLoader
      • 默认类加载器
      • 双亲委派
  • 小结

概述

当你准备招待客人时，如果你知道你的客人是谁，那么直接去迎合他的喜好就好了。
但如果你还并不清楚具体客人是谁，那你需要注意了，你所做的准备，要适合所有的客人。

类是对对象的抽象，类的属性、方法、继承关系，其对象都同样拥有。同理，在很多场景下，我们需要对不同的类做一定的归类、合并和统一处理。这样，我们就需要对不同的类做一定的抽象，才能达到我们的目的。也就是说，在编译阶段，我们并不知道具体的类是谁，而真正的类是动态赋予的，由此，引出反射系列。

API

反射相关的类主要在java.lang 和 java.lang.reflect包下。
其中，java.lang下主要有以下两个。

1、Class

类是对象的抽象，Class就是所有类的抽象。
也可以说，Class表示类的类类型。

  1. public final class Class<T> implements java.io.Serializable,
  2.                               GenericDeclaration,
  3.                               Type,
  4.                               AnnotatedElement {
  5.                               }

私有构造方法，仅JVM能创建Class对象。

  1. private Class(ClassLoader loader) {
  2.        // Initialize final field for classLoader.  The initialization value of non-null
  3.        // prevents future JIT optimizations from assuming this final field is null.
  4.        classLoader = loader;
  5.    }

重要方法：
a.创建类型的方法
newInstance()
创建类的新的实例-通过类类型可以创建类的实例对象（需要有无参构造方法）

b.查询类型的方法

forName()
根据给定的string 类名、类加载器（可选）返回相对应的Class对象

  1. public static Class<?> forName(String className)
  2.             throws ClassNotFoundException {
  3.     Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();
  4.     return forName0(className, true, ClassLoader.getClassLoader(caller), caller);
  5. }
  8. public static Class<?> forName(String name, boolean initialize,
  9.                                    ClassLoader loader)
  10.         throws ClassNotFoundException
  11.     {
  12.         Class<?> caller = null;
  13.         SecurityManager sm = System.getSecurityManager();
  14.         if (sm != null) {
  15.             // Reflective call to get caller class is only needed if a security manager
  16.             // is present.  Avoid the overhead of making this call otherwise.
  17.             caller = Reflection.getCallerClass();
  18.             if (sun.misc.VM.isSystemDomainLoader(loader)) {
  19.                 ClassLoader ccl = ClassLoader.getClassLoader(caller);
  20.                 if (!sun.misc.VM.isSystemDomainLoader(ccl)) {
  21.                     sm.checkPermission(
  22.                         SecurityConstants.GET_CLASSLOADER_PERMISSION);
  23.                 }
  24.             }
  25.         }
  26.         return forName0(name, initialize, loader, caller);
  27.     }
  29.     /** Called after security check for system loader access checks have been made. */
  30.     private static native Class<?> forName0(String name, boolean initialize,
  31.                                             ClassLoader loader,
  32.                                             Class<?> caller)
  33.         throws ClassNotFoundException;

可以看到，forName()重载方法，最终都调用了native方法forName0()。其中，forName(String className)方法中设置initialize为true。

注意：
a.指定的类加载器是用于加载类或者接口的。
b.若该方法中，未给出指定的加载器，会通过bootstrap类加载来加载相应的类。
c.当参数中的initialize为true，并且该类之前未被初始化过，才会对类进行初始化。

补充：其他获取Class的方式
类名为A

  • A.class （class是类的隐含的静态成员变量）
  • new A().getClass() （Object的方法getClass）

涉及到类加载机制的部分，下一篇详细说明。

其他查询方法：
getName()
getClassLoader()
getField()
getMethod()
getConstructors()

2、ClassLoader

  1. public abstract class ClassLoader {
  2. }

默认类加载器

先看几个简单的例子：

ps:注释为打印结果，其中，由于Bootstrap ClassLoader为C++语言编写，在java下无法打印，因此得到的打印结果为null。

  1. System.out.println(ClassTest.class.getClassLoader());//AppClassLoader 
  2.         System.out.println(ClassTest.class.getClassLoader().getParent());//ExtClassLoader加载器
  3.         System.out.println(ClassTest.class.getClassLoader().getParent().getParent());//Bootstrap加载器，打印结果为null

由上可知，类加载器有三种默认类型：Bootstrap ClassLoader、ExtClassLoader、AppClassLoader。那这三个有什么分别呢？

  • Bootstrap ClassLoader：Java中最顶层的类加载器，负责加载JDK中的核心类库，如：rt.jar、resources.jar、charsets.jar等。
  • ExtClassLoader：主要负责加载Java的扩展类库，负责加载JDK中的扩展类库。其父类加载器为Bootstrap ClassLoader。
  • AppClassLoader：应用类加载器（系统类加载器），负责加载classpath路径下的jar包。其父类加载器为ExtClassLoader。

除了这三个默认类加载器，当然用户可以自定义类加载器，但自定义类加载器的父类是AppClassLoader。关系如下：
在这里插入图片描述
那么一个类到底是如何加载的呢？这几个默认类加载器之间是如何工作的呢？

双亲委派

首先，明确下类加载亲在jvm内存模型中的位置。
在这里插入图片描述
什么是双亲委派？
若一个类加载器要加载一个类，先看其父类是否能加载，以此类推，直到最顶层的Bootstrap ClassLoader，若顶层类加载器可以加载即进行加载，若无法加载，才有最初的类加载器进行加载。

通俗的说，儿子接到活之后，一律不自己做，先给了爸爸，爸爸给了爷爷，爷爷如果可以做就做，不能做，再由儿子一层一层检查是否可以做。

为什么要用这种实现方式?

  • 安全
    若用户自定义了核心或扩展类库中的同名类，则不会被成功加载，因为这些系统默认类已由默认类加载器加载。
  • 避免重复加载
    类加载器之间有了层次优先级关系，就避免了类的重复加载。

java.lang.reflect包下的主要类有：
1、Field
该类提供了动态访问、设置类或接口的字段功能。

  1. public final
  2. class Field extends AccessibleObject implements Member {
  3. }

2、Method
3、Constructor
4、Array

小结

本篇介绍了反射中的常用的相关类，Class和ClassLoader，介绍了Class抽象的思维，以及类加载机制的“双亲委派”机制。下篇我们重点介绍本文中说明的reflect包的代理。

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