Java反射——Class和ClassLoader

亦凉 2023-07-01 09:58 279阅读 0赞

### 这里写自定义目录标题 ###

*  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。

public final class Class<T> implements java.io.Serializable,
                                  GenericDeclaration,
                                  Type,
                                  AnnotatedElement {
                                  }

> 私有构造方法，仅JVM能创建Class对象。

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

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

public static Class<?> forName(String className)
                throws ClassNotFoundException {
        Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();
        return forName0(className, true, ClassLoader.getClassLoader(caller), caller);
    }
    
    
    public static Class<?> forName(String name, boolean initialize,
                                       ClassLoader loader)
            throws ClassNotFoundException
        {
            Class<?> caller = null;
            SecurityManager sm = System.getSecurityManager();
            if (sm != null) {
                // Reflective call to get caller class is only needed if a security manager
                // is present.  Avoid the overhead of making this call otherwise.
                caller = Reflection.getCallerClass();
                if (sun.misc.VM.isSystemDomainLoader(loader)) {
                    ClassLoader ccl = ClassLoader.getClassLoader(caller);
                    if (!sun.misc.VM.isSystemDomainLoader(ccl)) {
                        sm.checkPermission(
                            SecurityConstants.GET_CLASSLOADER_PERMISSION);
                    }
                }
            }
            return forName0(name, initialize, loader, caller);
        }
    
        /** Called after security check for system loader access checks have been made. */
        private static native Class<?> forName0(String name, boolean initialize,
                                                ClassLoader loader,
                                                Class<?> caller)
            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 ##

public abstract class ClassLoader {
    }

### 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。

System.out.println(ClassTest.class.getClassLoader());//AppClassLoader 
            System.out.println(ClassTest.class.getClassLoader().getParent());//ExtClassLoader加载器
            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][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTAwNjY5MzQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
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][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTAwNjY5MzQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
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。

public final
    class Field extends AccessibleObject implements Member {
    }

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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