java.lang.Class

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Java Class类理解：

首先，Class是一个java类，跟Java API中定义的诸如Thread、Integer类、我们自己定义的类是一样，也继承了Object（Class是Object的直接子类）。总之，必须明确一点，它其实只是个类，只不过名字比较特殊。更进一步说，Class是一个java中的泛型类型。

 

对于我们自己定义的类，我们用类来抽象现实中的某些事物，比如我们定义一个名称为Car的类来抽象现实生活中的车，然后可以实例化这个类，用这些实例来表示我的车、你的车、黄的车、红的车等等。

好了，现在回到Class 类上来，这个类它抽象什么了？它的实例又表示什么呢？

在一个运行的程序中，会有许多类和接口存在。我们就用Class这个来来表示对这些类和接口的抽象，而Class类的每个实例则代表运行中的一个类。例如，运行的程序有A、B、C三个类，那么Class类就是对A、B、C三个类的抽象。所谓抽象，就是提取这些类的一些共同特征，比如说这些类都有类名，都有对应的hashcode，可以判断类型属于class、interface、enum还是annotation。这些可以封装成Class类的域，另外可以定义一些方法，比如获取某个方法、获取类型名等等。这样就封装了一个表示类型(type)的类。

需要注意的是，这个特殊的Class类没有公开的构造函数，那怎么获取Class类的实例呢？有几个途径。

1.      当Java虚拟机载入一个类的时候，它就会自动创建一个Class类的实例来表示这个类。例如，虚拟机载入Car这个来的时候，它就会创建一个Class类的实例。然后可以通过以下方法获得这个Class对象：

java.lang.Class classObj = ClassName.class;

2. 可以通过调用类加载器（ClassLoader）的defineClass()方法来得到一个实例。这个方法接受一个byte数组，载入这个byte数组否成的class类，同时实例化一个Class对象。

3. ClassName.class( )   ClassName.getClass( )

java.lang.Class 类

初识 Class 类

很遗憾直到现在我才认识到 Class 的意义，不敢说这次接触就彻底弄懂了 Class 类，但至少目前所理解的内容可以帮助我更好的分析其他问题了。

都说学习技术最好的方法就是查看源码和官方 API ，那么这次我也这么来，虽然我技术一般，但是格调还是要跟上的！我发现了一篇比较好的从源码角度分析 Class 类的博客，在这里推荐给大家，感兴趣的可以跟着这篇文章把 Class 类的源码过一遍，一定会有收获的。当然，您现在不看也没关系，因为推荐的博客中只有一点是我接下来要强调的，我会在后面给大家概括出来。点我跳转

先来看看 Class 类的构造方法（有删减）：

    /*
     * Private constructor. 
     * Only the Java Virtual Machine
     * creates Class objects.
     */
    private Class(ClassLoader loader) {
        classLoader = loader;
    }

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根据注释可知，Class 类的构造方法是私有的，只有 Java 虚拟机可以创建该类的对象，因此我们无法在代码中显式地声明一个 Class 对象。这就是我要强调的内容，其对于后面内容的理解十分重要。

Class 类与其他类的关系

由类或类对象得到 Class 类的对象

自定义一个类 MyClass，并声明该类的对象：

class MyClass{}

MyClass mClass1 = new MyClass();

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在上面说过，Class 类的构造方法是私有的，只有 java 虚拟机可以调用该方法创建该类的对象。也就是说我们无法像定义普通类对象一样，通过 new 直接创建 Class 类的对象。

但是，我们依然可以通过其他方式得到 Class 类的对象

1. 通过类的静态成员表示。每个类都有一个隐含的静态成员class，表示如下：

   Class c1 = MyClass.class;

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2. 通过类对象的 getClass() 方法。由1不难理解，既然存在静态变量，那么通过对象的 getter 方法，就可以获取静态成员class：

   Class c2 = mClass1.getClass();

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3. 通过 Class 类的静态方法 forName() 方法获取 Class 的对象。区别于通过 new 创建对象（编译时静态加载），在开发时如果我们需要动态加载我们的功能模块，该方法可以帮助我们实现在程序运行时类的动态加载。

   try {
           //注意，forName()需要传入类的全路径
           //如果当前类与参数类在同一包下即可省略包名
           mClass = Class.forName("custom.OtherClass");
       } catch (ClassNotFoundException e) {
           e.printStackTrace();
       }

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如果我们的程序中没有 OtherClass 这个类，使用 Class.forName() 动态加载时，在程序编译时刻是不会报错的，只有在运行时刻检测到没有该类才会出错。

类的动态加载和静态加载是 Java 中一个重要的知识点，但因为我们开发时通常都使用 IDE， 其帮助我们自动实现了程序的编译和运行，使得我们常常忽略了程序的编译时和运行时状态。说着说着，我发现这块我有必要再写一篇博客记录一下，今天就先不讨论了。

由 Class 类的对象得到类的对象

我们可以通过类或类对象得到 Class 类的对象，反过来，我们也可以由 Class 类的对象得到类的对象：

MyClass mClass2 = (MyClass)c2.newInstance();

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需要提醒您的是：c2.newInstance() 需要调用 MyClass 类的无参构造方法！如果 MyClass 类中存在显示的有参构造方法，会覆盖默认的无参构造方法，同时又没有显示的声明无参构造方法，那么执行这段代码时会直接导致程序Crash掉。下面为大家演示一下：

示例代码，请看注释：

/**
 * Created by Mr Rui on 2016/5/1.
 */
public class TestDemo {
    public static void main(String args[]){
        //得到 Class 对象 mClass
        Class mClass = MyClass.class;
        try {
            // 由 mClass 实例化 MyClass 的对象，
            // 需要调用 MyClass 的无参构造方法
            MyClass mMyClass = 
                    (MyClass) mClass.newInstance();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

class MyClass{
    //有参构造方法，会覆盖默认的无参构造方法
    public MyClass(String s){}
}

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程序异常：

java.lang.InstantiationException: MyClass
    at java.lang.Class.newInstance(Class.java:427)
    at TestDemo.main(TestDemo.java:12)
    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)
    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:62)
    at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)
    at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:497)
    at com.intellij.rt.execution.application.AppMain.main(AppMain.java:144)
Caused by: java.lang.NoSuchMethodException: MyClass.()
    at java.lang.Class.getConstructor0(Class.java:3082)
    at java.lang.Class.newInstance(Class.java:412)
    ... 6 more

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解决办法就是在 MyClass 中的显示的添加一个 无参构造方法，就不再提供示例了。

针对这一点，相信有许多人在使用第三方框架或者开源库时，遇到过因为在类中添加了带参数的构造方法而导致程序出错的情况！针对这个，我的理解是：有些框架是基于反射实现的，它根据我们传入的类对象，使用其 newInstance() 方法获取 Class 对象，进而进行后续的反射操作（不在本文的讨论范围）。可是因为我们无意覆盖了默认的无参构造方法，导致程序无法正常获取 Class 对象，所以就出错了。说到这儿，您应该能理解其中缘由了吧！

需要注意的是，这个特殊的Class类没有公开的构造函数，那怎么获取Class类的实例呢？有几个途径。

1.      当Java虚拟机载入一个类的时候，它就会自动创建一个Class类的实例来表示这个类。例如，虚拟机载入Car这个来的时候，它就会创建一个Class类的实例。然后可以通过以下方法获得这个Class对象：

java.lang.Class classObj = ClassName.class;

2. 可以通过调用类加载器（ClassLoader）的defineClass()方法来得到一个实例。这个方法接受一个byte数组，载入这个byte数组否成的class类，同时实例化一个Class对象。

3. ClassName.class( )   ClassName.getClass( )

现在来分析一下Class类的源码（java.lang.Class）：

public final

    class Classimplementsjava.io.Serializable,

                            java.lang.reflect.GenericDeclaration,

                             java.lang.reflect.Type,

                             java.lang.reflect.AnnotatedElement {…

 

ClassClass，前一个Class表示这是一个类的声明，第二个Class是类的名称，表示这是一个泛型类，带有参数T.同时，Class类实现了许多接口。

 

紧接着定义了几个静态变量：

private static final int ANNOTATION= 0x00002000;

private static final int ENUM      = 0x00004000;

private static final int SYNTHETIC = 0x00001000;

 

接着定义一个本地方法registerNatives()，并在静态块中调用：

private static native void registerNatives();

    static {

        registerNatives();

}

 

私有的构造函数：

private Class() {}

访问修饰符是private，程序员是无法直接调用这个构造函数，只能通过JVM来调用它，构造一个Class实例。

  public String toString() {

        return (isInterface() ?"interface " : (isPrimitive() ? "" : "class"))

            + getName();

}

这是Class对象实例的字符串表示方法，应该不陌生。那么，它返回什么东西呢？

>如果这个Class对象实例所表示的是一个Java类，则返回class full_classname.

例如java.lang.Math.java这个类，它所对应的Class实例的toString方法返回的就是class java.lang.Math

>如果是接口，将class改成interface。还有一种特殊情况，如果Class实例表示的是void类型，则发挥void。如果是基本类型，一样的返回基本类型的名称。

 

静态方法forName:

public static Class forName(String className)

                throws ClassNotFoundException{

        returnforName0(className,true, ClassLoader.getCallerClassLoader());

}

根据给定的类名参数className,查找与className相对应的Class实例，然后加载、连接该实例对象，之后返回这个Class实例。其中例如以下代码段将输出：

class java.lang.Thread

public class ClassTest {

 

    /**

     * @param args

     */

    public static void main(String[] args) {

      

       try {

           System.out.println( Class.forName("java.lang.Thread") );

       } catch (ClassNotFoundException e) {

           e.printStackTrace();

           System.out.println("No ClassNamed java.lang.Thread");

       }

 

    }

 

}

 

forName方法重载：

    public static Class forName(String name, boolean initialize,

                                   ClassLoaderloader)

        throws ClassNotFoundException

    {

        if (loader ==null) {

            SecurityManager sm = System.getSecurityManager();

            if (sm !=null) {

                ClassLoader ccl = ClassLoader.getCallerClassLoader();

                if (ccl !=null) {

                    sm.checkPermission(

                        SecurityConstants.GET_CLASSLOADER_PERMISSION);

                }

            }

        }

        returnforName0(name, initialize,loader);

    }

注意到这个forName重载方法中多了两个方法参数，其中initialize这个boolean类型指定是否要初始化对应的Class实例，loader指定加载Class实例的加载器。留意这个方法可能抛出的异常还是比较多的，比如连接失败、找不到对应的类等等。

 

forName0本地方法：

private static native Class forName0(String name,boolean initialize,

                                            ClassLoaderloader)

        throws ClassNotFoundException;

这是一个本地方法，在前面的静态方法forName的两个版本中都调用了这个本地方法。

 

newInstance()方法：

public T newInstance()          // T是个泛型参数，是Class实例所表示的Java类

        throws InstantiationException,IllegalAccessException

    {

        if (System.getSecurityManager()!=null) {

            checkMemberAccess(Member.PUBLIC, ClassLoader.getCallerClassLoader());

        }

        return newInstance0();     //这是一个本地方法，也在Class类中定义

}

注意这是一个实例方法，必须由Class类的实例对象调用。例如，有一个代表java.lang.Thread类的Class实例对象objec1，也就是说，泛型参数T此时就是Thread，object1这个实例代表Thread这个类。好了，现在调用object1的newInstance方法，即object1.newInstance(),此时这个调用将返回一个Thread类的对象。简单验证：

public class ForName {

 

    /**

     * @paramargs

     * @throwsIllegalAccessException

     * @throwsInstantiationException

     */

    public static void main(String[] args) throws InstantiationException, IllegalAccessException {

       Class c = null ;

       try {

           c = Class.forName("java.lang.Thread");

       } catch (ClassNotFoundException e) {

           e.printStackTrace();

       }

       Thread thread = (Thread) c.newInstance(); //类型转化一下

       System.out.println(thread.getId());

 

    }

 

}

在我机子中，上述代码输出 8 。即c.newInstance产生一个ID为8的新线程。

 

getClassLoader:

public ClassLoader getClassLoader() {

        ClassLoader cl = getClassLoader0();

        if (cl ==null)

            return null;   // Bootstrap

        SecurityManager sm = System.getSecurityManager();

        if (sm !=null) {

            ClassLoader ccl = ClassLoader.getCallerClassLoader();

            if (ccl !=null && ccl != cl&& !cl.isAncestor(ccl)) {

               sm.checkPermission(SecurityConstants.GET_CLASSLOADER_PERMISSION);

            }

        }

        return cl;

    }

 

    //Package-private to allow ClassLoader access

    native ClassLoadergetClassLoader0();   // 本地方法

这个方法返回该Class对象代表的类的类加载器。如果类的加载器是Bootstrap，则返回null。下面的代码输出：The ClassLoader of Thread Class is Bootstrap

 

Class classObj= Thread.class;

       ClassLoader loader = classObj.getClassLoader();

       if (loader ==null) {

           System.out.println("TheClassLoader of Thread Class is Bootstrap");

       } else {

           System.out.println(loader);

       }

 

获取父类方法：getSuperclass()

public native Classsuper T> getSuperclass();

这是一个本地方法，这里的逻辑有点饶，方法返回的是这个Class对象所代表的Java类的父类对应的的Class 对象。

例如： Thread.class.getSuperclass()将返回一个代表Thread类的Class对象，Thread.class.getSuperclass().toString()则输出这个Class对象的字符串表示：classjava.lang.Object。其实这里的关系无非就是说Thread的超类是Object。只是饶了Class对象这个弯子，至于这么绕有什么好处，还没有深刻体会