类加载器与反射

类加载器,反射

1.类加载器

1.1类加载器【理解】

  • 作用

    负责将.class文件(存储的物理文件)加载在到内存中

    类加载器与反射_第1张图片

1.2类加载的过程【理解】

  • 类加载时机

    • 创建类的实例(对象)
    • 调用类的类方法
    • 访问类或者接口的类变量,或者为该类变量赋值
    • 使用反射方式来强制创建某个类或接口对应的java.lang.Class对象
    • 初始化某个类的子类
    • 直接使用java.exe命令来运行某个主类
  • 类加载过程

    1. 加载

      • 通过包名 + 类名,获取这个类,准备用流进行传输
      • 在这个类加载到内存中
      • 加载完毕创建一个class对象

      类加载器与反射_第2张图片

    2. 链接

      • 验证

        确保Class文件字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求,并且不会危害虚拟机自身安全

        (文件中的信息是否符合虚拟机规范有没有安全隐患)

      类加载器与反射_第3张图片

      • 准备

        负责为类的类变量(被static修饰的变量)分配内存,并设置默认初始化值

        (初始化静态变量)
        类加载器与反射_第4张图片

      • 解析

        将类的二进制数据流中的符号引用替换为直接引用

        (本类中如果用到了其他类,此时就需要找到对应的类)

类加载器与反射_第5张图片

  1. 初始化

    根据程序员通过程序制定的主观计划去初始化类变量和其他资源

    (静态变量赋值以及初始化其他资源)

类加载器与反射_第6张图片

  • 小结

    • 当一个类被使用的时候,才会加载到内存
    • 类加载的过程: 加载、验证、准备、解析、初始化

1.3类加载的分类【理解】

  • 分类

    • Bootstrap class loader:虚拟机的内置类加载器,通常表示为null ,并且没有父null
    • Platform class loader:平台类加载器,负责加载JDK中一些特殊的模块
    • System class loader:系统类加载器,负责加载用户类路径上所指定的类库
  • 类加载器的继承关系

    • System的父加载器为Platform
    • Platform的父加载器为Bootstrap
  • 代码演示

    public class ClassLoaderDemo1 {
        public static void main(String[] args) {
            //获取系统类加载器
            ClassLoader systemClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
    
            //获取系统类加载器的父加载器 --- 平台类加载器
            ClassLoader classLoader1 = systemClassLoader.getParent();
    
            //获取平台类加载器的父加载器 --- 启动类加载器
            ClassLoader classLoader2 = classLoader1.getParent();
    
            System.out.println("系统类加载器" + systemClassLoader);
            System.out.println("平台类加载器" + classLoader1);
            System.out.println("启动类加载器" + classLoader2);
    
        }
    }
    

1.4双亲委派模型【理解】

  • 介绍

    如果一个类加载器收到了类加载请求,它并不会自己先去加载,而是把这个请求委托给父类的加载器去执行,如果父类加载器还存在其父类加载器,则进一步向上委托,依次递归,请求最终将到达顶层的启动类加载器,如果父类加载器可以完成类加载任务,就成功返回,倘若父类加载器无法完成此加载任务,子加载器才会尝试自己去加载,这就是双亲委派模式

类加载器与反射_第7张图片

1.5ClassLoader 中的两个方法【应用】

  • 方法介绍

    方法名 说明
    public static ClassLoader getSystemClassLoader() 获取系统类加载器
    public InputStream getResourceAsStream(String name) 加载某一个资源文件
  • 示例代码

    public class ClassLoaderDemo2 {
        public static void main(String[] args) throws IOException {
            //static ClassLoader getSystemClassLoader() 获取系统类加载器
            //InputStream getResourceAsStream(String name)  加载某一个资源文件
    
            //获取系统类加载器
            ClassLoader systemClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
    
            //利用加载器去加载一个指定的文件
            //参数:文件的路径(放在src的根目录下,默认去那里加载)
            //返回值:字节流。
            InputStream is = systemClassLoader.getResourceAsStream("prop.properties");
    
            Properties prop = new Properties();
            prop.load(is);
    
            System.out.println(prop);
    
            is.close();
        }
    }
    

2.反射

2.1反射的概述【理解】

  • 反射机制

    是在运行状态中,对于任意一个类,都能够知道这个类的所有属性和方法;
    对于任意一个对象,都能够调用它的任意属性和方法;
    这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能称为Java语言的反射机制。

2.2获取Class类对象的三种方式【应用】

  • 三种方式分类

    • 类名.class属性

    • 对象名.getClass()方法

    • Class.forName(全类名)方法

      类加载器与反射_第8张图片

  • 示例代码

    public class Student {
        private String name;
        private int age;
    
        public Student() {
        }
    
        public Student(String name, int age) {
            this.name = name;
            this.age = age;
        }
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    
        public int getAge() {
            return age;
        }
    
        public void setAge(int age) {
            this.age = age;
        }
    
        public void study(){
            System.out.println("学生在学习");
        }
    
        @Override
        public String toString() {
            return "Student{" +
                    "name='" + name + '\'' +
                    ", age=" + age +
                    '}';
        }
    }
    public class ReflectDemo1 {
        public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
            //1.Class类中的静态方法forName("全类名")
                //全类名:包名 + 类名
            Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect2.Student");
            System.out.println(clazz);
    
            //2.通过class属性来获取
            Class clazz2 = Student.class;
            System.out.println(clazz2);
    
            //3.利用对象的getClass方法来获取class对象
            //getClass方法是定义在Object类中.
            Student s = new Student();
            Class clazz3 = s.getClass();
            System.out.println(clazz3);
    
            System.out.println(clazz == clazz2);
            System.out.println(clazz2 == clazz3);
        }
    }
    

2.3反射获取构造方法并使用【应用】

2.3.1Class类获取构造方法对象的方法

  • 方法介绍

    方法名 说明
    Constructor[] getConstructors() 返回所有公共构造方法对象的数组
    Constructor[] getDeclaredConstructors() 返回所有构造方法对象的数组
    Constructor getConstructor(Class… parameterTypes) 返回单个公共构造方法对象
    Constructor getDeclaredConstructor(Class… parameterTypes) 返回单个构造方法对象
  • 示例代码

    public class Student {
        private String name;
        private int age;
    
        //私有的有参构造方法
        private Student(String name) {
            System.out.println("name的值为:" + name);
            System.out.println("private...Student...有参构造方法");
        }
    
        //公共的无参构造方法
        public Student() {
            System.out.println("public...Student...无参构造方法");
        }
    
        //公共的有参构造方法
        public Student(String name, int age) {
            System.out.println("name的值为:" + name + "age的值为:" + age);
            System.out.println("public...Student...有参构造方法");
        }
    }
    public class ReflectDemo1 {
        public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
            //method1();
            //method2();
            //method3();
            //method4();
        }
    
        private static void method4() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
            //        Constructor getDeclaredConstructor(Class... parameterTypes):
    //                                      返回单个构造方法对象
            //1.获取Class对象
            Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect3.Student");
            Constructor constructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
            System.out.println(constructor);
        }
    
        private static void method3() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
            //        Constructor getConstructor(Class... parameterTypes):
    //                                      返回单个公共构造方法对象
            //1.获取Class对象
            Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect3.Student");
            //小括号中,一定要跟构造方法的形参保持一致.
            Constructor constructor1 = clazz.getConstructor();
            System.out.println(constructor1);
    
            Constructor constructor2 = clazz.getConstructor(String.class, int.class);
            System.out.println(constructor2);
    
            //因为Student类中,没有只有一个int的构造,所以这里会报错.
            Constructor constructor3 = clazz.getConstructor(int.class);
            System.out.println(constructor3);
        }
    
        private static void method2() throws ClassNotFoundException {
            //        Constructor[] getDeclaredConstructors():
    //                                      返回所有构造方法对象的数组
            //1.获取Class对象
            Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect3.Student");
    
            Constructor[] constructors = clazz.getDeclaredConstructors();
            for (Constructor constructor : constructors) {
                System.out.println(constructor);
            }
        }
    
        private static void method1() throws ClassNotFoundException {
            //        Constructor[] getConstructors():
    //                                      返回所有公共构造方法对象的数组
            //1.获取Class对象
            Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect3.Student");
            Constructor[] constructors = clazz.getConstructors();
            for (Constructor constructor : constructors) {
                System.out.println(constructor);
            }
        }
    }
    

2.3.2Constructor类用于创建对象的方法

  • 方法介绍

    方法名 说明
    T newInstance(Object…initargs) 根据指定的构造方法创建对象
    setAccessible(boolean flag) 设置为true,表示取消访问检查
  • 示例代码

    // Student类同上一个示例,这里就不在重复提供了
    public class ReflectDemo2 {
        public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
            //T newInstance(Object... initargs):根据指定的构造方法创建对象
            //method1();
            //method2();
            //method3();
            //method4();
    
        }
    
        private static void method4() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, InstantiationException, IllegalAccessException, InvocationTargetException {
            //获取一个私有的构造方法并创建对象
            //1.获取class对象
            Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect3.Student");
    
            //2.获取一个私有化的构造方法.
            Constructor constructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
    
            //被private修饰的成员,不能直接使用的
            //如果用反射强行获取并使用,需要临时取消访问检查
            constructor.setAccessible(true);
    
            //3.直接创建对象
            Student student = (Student) constructor.newInstance("zhangsan");
    
            System.out.println(student);
        }
    
        private static void method3() throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException {
            //简写格式
            //1.获取class对象
            Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect3.Student");
    
            //2.在Class类中,有一个newInstance方法,可以利用空参直接创建一个对象
            Student student = (Student) clazz.newInstance();//这个方法现在已经过时了,了解一下
    
            System.out.println(student);
        }
    
        private static void method2() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, InstantiationException, IllegalAccessException, InvocationTargetException {
            //1.获取class对象
            Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect3.Student");
    
            //2.获取构造方法对象
            Constructor constructor = clazz.getConstructor();
    
            //3.利用空参来创建Student的对象
            Student student = (Student) constructor.newInstance();
    
            System.out.println(student);
        }
    
        private static void method1() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, InstantiationException, IllegalAccessException, InvocationTargetException {
            //1.获取class对象
            Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect3.Student");
    
            //2.获取构造方法对象
            Constructor constructor = clazz.getConstructor(String.class, int.class);
    
            //3.利用newInstance创建Student的对象
            Student student = (Student) constructor.newInstance("zhangsan", 23);
    
            System.out.println(student);
        }
    }
    

2.3.3小结

  • 获取class对象

    三种方式: Class.forName(“全类名”), 类名.class, 对象名.getClass()

  • 获取里面的构造方法对象

    getConstructor (Class... parameterTypes) getDeclaredConstructor (Class… parameterTypes)

  • 如果是public的,直接创建对象

    newInstance(Object… initargs)

  • 如果是非public的,需要临时取消检查,然后再创建对象

    setAccessible(boolean) 暴力反射

2.4反射获取成员变量并使用【应用】

2.4.1Class类获取成员变量对象的方法

  • 方法分类

    方法名 说明
    Field[] getFields() 返回所有公共成员变量对象的数组
    Field[] getDeclaredFields() 返回所有成员变量对象的数组
    Field getField(String name) 返回单个公共成员变量对象
    Field getDeclaredField(String name) 返回单个成员变量对象
  • 示例代码

    public class Student {
    
        public String name;
    
        public int age;
    
        public String gender;
    
        private int money = 300;
    
        @Override
        public String toString() {
            return "Student{" +
                    "name='" + name + '\'' +
                    ", age=" + age +
                    ", gender='" + gender + '\'' +
                    ", money=" + money +
                    '}';
        }
    }
    public class ReflectDemo1 {
        public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
           // method1();
            //method2();
            //method3();
            //method4();
    
        }
    
        private static void method4() throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
            //        Field getDeclaredField(String name):返回单个成员变量对象
            //1.获取class对象
            Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect4.Student");
      
            //2.获取money成员变量
            Field field = clazz.getDeclaredField("money");
      
            //3.打印一下
            System.out.println(field);
        }
      
        private static void method3() throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
            //        Field getField(String name):返回单个公共成员变量对象
            //想要获取的成员变量必须是真实存在的
            //且必须是public修饰的.
            //1.获取class对象
            Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect4.Student");
      
            //2.获取name这个成员变量
            //Field field = clazz.getField("name");
            //Field field = clazz.getField("name1");
            Field field = clazz.getField("money");
      
            //3.打印一下
            System.out.println(field);
        }
      
        private static void method2() throws ClassNotFoundException {
            //        Field[] getDeclaredFields():返回所有成员变量对象的数组
            //1.获取class对象
            Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect4.Student");
      
            //2.获取所有的Field对象
            Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();
      
            //3.遍历
            for (Field field : fields) {
                System.out.println(field);
            }
        }
      
        private static void method1() throws ClassNotFoundException {
            //        Field[] getFields():返回所有公共成员变量对象的数组
      
            //1.获取class对象
            Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect4.Student");
      
            //2.获取Field对象.
            Field[] fields = clazz.getFields();
      
            //3.遍历
            for (Field field : fields) {
                System.out.println(field);
            }
        }
    }
    

2.4.2Field类用于给成员变量赋值的方法

  • 方法介绍

    方法名 说明
    void set(Object obj, Object value) 赋值
    Object get(Object obj) 获取值
  • 示例代码

    // Student类同上一个示例,这里就不在重复提供了
    public class ReflectDemo2 {
        public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, IllegalAccessException, InstantiationException {
    //        Object get(Object obj) 返回由该 Field表示的字段在指定对象上的值。
            //method1();
            //method2();
    
        }
    
        private static void method2() throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, InstantiationException, IllegalAccessException {
            //1.获取class对象
            Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect4.Student");
    
            //2.获取成员变量Field的对象
            Field field = clazz.getDeclaredField("money");
    
            //3.取消一下访问检查
            field.setAccessible(true);
    
            //4.调用get方法来获取值
            //4.1创建一个对象
            Student student = (Student) clazz.newInstance();
            //4.2获取指定对象的money的值
            Object o = field.get(student);
    
            //5.打印一下
            System.out.println(o);
        }
    
        private static void method1() throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, InstantiationException, IllegalAccessException {
            //        void set(Object obj, Object value):给obj对象的成员变量赋值为value
            //1.获取class对象
            Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect4.Student");
    
            //2.获取name这个Field对象
            Field field = clazz.getField("name");
    
            //3.利用set方法进行赋值.
            //3.1先创建一个Student对象
            Student student = (Student) clazz.newInstance();
            //3.2有了对象才可以给指定对象进行赋值
            field.set(student,"zhangsan");
    
            System.out.println(student);
        }
    }
    

2.5反射获取成员方法并使用【应用】

2.5.1Class类获取成员方法对象的方法

  • 方法分类

    方法名 说明
    Method[] getMethods() 返回所有公共成员方法对象的数组,包括继承的
    Method[] getDeclaredMethods() 返回所有成员方法对象的数组,不包括继承的
    Method getMethod(String name, Class… parameterTypes) 返回单个公共成员方法对象
    Method getDeclaredMethod(String name, Class… parameterTypes) 返回单个成员方法对象
  • 示例代码

    public class Student {
    
        //私有的,无参无返回值
        private void show() {
            System.out.println("私有的show方法,无参无返回值");
        }
    
        //公共的,无参无返回值
        public void function1() {
            System.out.println("function1方法,无参无返回值");
        }
    
        //公共的,有参无返回值
        public void function2(String name) {
            System.out.println("function2方法,有参无返回值,参数为" + name);
        }
    
        //公共的,无参有返回值
        public String function3() {
            System.out.println("function3方法,无参有返回值");
            return "aaa";
        }
    
        //公共的,有参有返回值
        public String function4(String name) {
            System.out.println("function4方法,有参有返回值,参数为" + name);
            return "aaa";
        }
    }
    public class ReflectDemo1 {
        public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
            //method1();
            //method2();
            //method3();
            //method4();
            //method5();
        }
    
        private static void method5() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
            //        Method getDeclaredMethod(String name, Class... parameterTypes):
    //                                返回单个成员方法对象
            //1.获取class对象
            Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect5.Student");
            //2.获取一个成员方法show
            Method method = clazz.getDeclaredMethod("show");
            //3.打印一下
            System.out.println(method);
        }
      
        private static void method4() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
            //1.获取class对象
            Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect5.Student");
            //2.获取一个有形参的方法function2
            Method method = clazz.getMethod("function2", String.class);
            //3.打印一下
            System.out.println(method);
        }
      
        private static void method3() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
            //        Method getMethod(String name, Class... parameterTypes) :
    //                                返回单个公共成员方法对象
            //1.获取class对象
            Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect5.Student");
            //2.获取成员方法function1
            Method method1 = clazz.getMethod("function1");
            //3.打印一下
            System.out.println(method1);
        }
      
        private static void method2() throws ClassNotFoundException {
            //        Method[] getDeclaredMethods():
    //                                返回所有成员方法对象的数组,不包括继承的
            //1.获取class对象
            Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect5.Student");
      
            //2.获取Method对象
            Method[] methods = clazz.getDeclaredMethods();
            //3.遍历一下数组
            for (Method method : methods) {
                System.out.println(method);
            }
        }
      
        private static void method1() throws ClassNotFoundException {
            //        Method[] getMethods():返回所有公共成员方法对象的数组,包括继承的
            //1.获取class对象
            Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect5.Student");
            //2.获取成员方法对象
            Method[] methods = clazz.getMethods();
            //3.遍历
            for (Method method : methods) {
                System.out.println(method);
            }
        }
    }
    

2.5.2Method类用于执行方法的方法

  • 方法介绍

    方法名 说明
    Object invoke(Object obj, Object… args) 运行方法

    参数一: 用obj对象调用该方法

    参数二: 调用方法的传递的参数(如果没有就不写)

    返回值: 方法的返回值(如果没有就不写)

  • 示例代码

    public class ReflectDemo2 {
        public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InstantiationException, InvocationTargetException {
    //        Object invoke(Object obj, Object... args):运行方法
    //        参数一:用obj对象调用该方法
    //        参数二:调用方法的传递的参数(如果没有就不写)
    //        返回值:方法的返回值(如果没有就不写)
    
            //1.获取class对象
            Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect5.Student");
            //2.获取里面的Method对象  function4
            Method method = clazz.getMethod("function4", String.class);
            //3.运行function4方法就可以了
            //3.1创建一个Student对象,当做方法的调用者
            Student student = (Student) clazz.newInstance();
            //3.2运行方法
            Object result = method.invoke(student, "zhangsan");
            //4.打印一下返回值
            System.out.println(result);
        }
    }
    

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