Java笔记之动态特性

本笔记来自 计算机程序的思维逻辑 系列文章

反射

Class

Class是一个泛型类，有一个类型参数

• 所有类的根父类Object有一个 Class<?> getClass()方法，可以获取对象的Class对象
• 如果类名已知，可以使用<类名>.class获取Class对象
• 可以根据类名直接加载Class，获取Class对象：Class.forName(xxx)

名称信息

• String getName() 返回Java内部使用的真正的名字，带包信息
• String getSimpleName() 返回不带包的名字
• String getCanonicalName() 返回标准名字
• Package getPackage() 返回包信息

数组元素类型对应表

元素类型	字符表示
类或接口	L
byte	B
boolean	Z
char	C
int	I
float	F
long	J
double	D
short	S

字段信息

类中定义的静态变量和实例变量都被称为 字段 ，用类Field表示

获取字段信息的方法

• Field[] getFields() 返回所有的公共字段，包括其父类的
• Field[] getDeclaredFields() 返回本类声明的所有字段，包括非公共的，但不包括父类的
• Field getField(String name) 返回本类或父类中指定名称的公共字段
• Field getDeclaredField(String name) 返回本类中声明的指定名称的字段

Field

• String getName() 返回字段名称
• boolean isAccessible() 判断当前程序是否有该字段的访问权限
• void setAccessible(boolean flag) 修改访问权限，忽略Java的访问检查机制，以允许读写非公共的字段
• Object get(Object obj) 获取指定对象中该字段的值
• void set(Object obj, Object value) 设置指定对象中该字段的值
• int getModifiers() 返回字段的修饰符
• Class<?> getType() 返回字段的类型
• <T extends Annotation> T getAnnotation(Class<T> annotationClass) 返回字段指定类型的注解信息
• Annotation[] getDeclaredAnnotations() 获取字段的注解信息

方法信息

类中定义的静态方法和实例方法都称为 方法 ，用类Method表示

获取方法信息的方法

• Method[] getMethods() 返回所有的公共方法，包括其父类的
• Method[] getDeclaredMethods() 返回本类声明的所有方法，包括非公共的，但不包括父类的
• Method getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes) 返回本类或父类中指定名称和参数类型的公共方法
• Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes) 返回本类中声明的指定名称和参数类型的方法

Method

• String getName() 返回方法名称

• boolean isAccessible() 判断当前程序是否有该方法的访问权限

• void setAccessible(boolean flag) 修改访问权限，忽略Java的访问检查机制，以允许调用非公共的方法

• Object invoke(Object obj, Object... args) 调用指定对象中该方法

  如果是静态方法，obj 被忽略，可以为 null ；args 可以为 null ，也可以为空数组

• int getModifiers() 返回方法的修饰符

• Class<?>[] getParameterTypes() 返回方法的参数类型

• Class<?> getReturnType() 返回方法的返回值类型

• Class<?>[] getExceptionTypes() 返回方法声明抛出的异常类型

• Annotation[] getDeclaredAnnotations() 获取方法的注解信息

• <T extends Annotation> T getAnnotation(Class<T> annotationClass) 获取方法指定类型的注解信息

• Annotation[][] getParameterAnnotations() 获取方法参数的注解信息

创建对象

使用Class的T newInstance()方法创建对象

该方法会调用类的默认构造方法（即无参公共构造方法），如果类没有该构造方法，会抛异常

获取构造方法的方法

• Constructor<?>[] getConstructors() 返回所有公共的构造方法
• Constructor<?>[] getDeclaredConstructors() 返回所有构造方法，包括非公共的
• Constructor<T> getConstructor(Class<?>... parameterTypes) 返回指定参数类型的公共构造方法
• Constructor<T> getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes) 返回指定参数类型的构造方法，包括非公共的

Constructor

• T newInstance(Object ... initargs) 创建对象
• Class<?>[] getParameterTypes() 返回参数类型
• int getModifiers() 返回修饰符
• Annotation[][] getParameterAnnotations() 返回参数的注解信息

类型检查和转换

• boolean isInstance(Object obj) 判断类型
• T cast(Object obj) 转换类型
• boolean isAssignableFrom(Class<?> cls) 检查参数类型能否赋给当前对象

类型信息

• boolean isPrimitive() 是否基本类型
• boolean isArray() 是否数组
• boolean isInterface() 是否接口
• boolean isEnum() 是否枚举
• boolean isAnnotation() 是否注解
• boolean isAnonymousClass() 是否匿名内部类
• boolean isLocalClass() 是否本地类，即定义在方法内的类
• boolean isMemberClass() 是否成员类

声明信息

• int getModifiers() 返回类的修饰符
• Class<? super T> getSuperclass() 返回父类
• Class<?>[] getInterfaces() 返回类所声明实现的所有接口，或接口所直接扩展的接口

内部类

• Class<?>[] getClasses() 返回所有公共的内部类和接口，包括从父类继承的
• Class<?>[] getDeclaredClasses() 返回本类声明的所有内部类和接口
• Class<?> getDeclaringClass() 如果当前类为内部类，返回声明该类的最外部的类
• Class<?> getEnclosingClass() 如果当前类为内部类，返回直接包含该类的类
• Method getEnclosingMethod() 如果当前类为本地类或匿名内部类，返回包含它的方法

数组

Class<?> getComponentType() 获取数组元素类型

Array

• Object newInstance(Class<?> componentType, int length) 创建指定元素类型，指定长度的数组
• Object newInstance(Class<?> componentType, int... dimensions) 创建多维数组
• int getLength(Object array) 返回数组长度
• Object get(Object array, int index) 返回指定数组指定索引位置的值
• void set(Object array, int index, Object value) 设置指定数组指定索引位置的值

数组使用Object而非Object[]表示，是为了方便处理多种类型的数组

枚举

T[] getEnumConstants() 返回枚举常量

泛型

Class

TypeVariable<Class<T>>[] getTypeParameters() 返回类的泛型信息

Field

Type getGenericType() 返回字段的泛型信息

Method

• Type getGenericReturnType() 返回方法返回值的泛型信息
• Type[] getGenericParameterTypes() 返回方法参数的泛型信息
• Type[] getGenericExceptionTypes() 返回方法声明异常的泛型信息

Constructor

Type[] getGenericParameterTypes() 返回构造方法参数的泛型信息

Type

接口

子接口有

• TypeVariable

  类型参数，可以有上界

• ParameterizedType

  参数化的类型

  • Type getRawType() 返回原始类型
  • Type[] getActualTypeArguments() 返回具体的类型参数

• WildcardType

  通配符类型

注解

创建

@interface

定义注解

@Target

元注解，表示注解的目标；目标可以有多个，用 {} 表示

类型为ElementType，可选值有：

• TYPE 表示类、接口（包括注解），或者枚举声明
• FIELD 字段，包括枚举常量
• METHOD 方法
• PARAMETER 方法中的参数
• CONSTRUCTOR 构造方法
• LOCAL_VARIABLE 本地变量
• ANNOTATION_TYPE 注解类型
• PACKAGE 包

@Retention

表示注解信息保留到什么时候，取值只能有一个

类型为RetentionPolicy，可选值有：

• SOURCE 只在源代码保留，编译器将代码编译为字节码文件后就会丢失
• CLASS 保留到字节码文件中，但Java虚拟机将 class 文件加载到内存时不一定会在内存中保留
• RUNTIME 一直保留到运行时

参数

定义的方式是在注解内定义一些方法

参数定义时可以使用 default 指定一个默认值

参数的值不能为 null

当只有一个参数，且名称为 value 时，提供参数值时可以省略 value=

注解内合法的参数类型有

• 基本类型
• 字符串
• 类
• 枚举
• 注解
• 以上类型的数组

@Inherited

注解不能继承

在注解上声明该元注解，当父类声明了该注解，子类自动拥有该注解

查看注解信息

• Annotation[] getAnnotations() 返回所有注解
• Annotation[] getDeclaredAnnotations() 返回本元素所有声明的注解
• <T extends Annotation> T getAnnotation(Class<T> annotationClass) 返回特定类型的注解，没有返回 null
• boolean isAnnotationPresent(Class<? extends Annotation> annotationClass) 判断是否有指定类型的注解

Annotation

注解本身是一个接口

所有的注解类型，内部实现都是扩展Annotation

动态代理

Java SDK动态代理

使用Proxy的newProxyInstance方法创建代理对象

Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces, InvocationHandler h)

• loader 类加载器

• interfaces 代理类要实现的接口列表，数组

  元素类型只能是接口，不能是普通的类

• h 接口，对代理接口所有方法的调用都会转发给其invoke方法

InvocationHandler

处理代理类和被代理对象之间的关系和调用实现

Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)

• proxy 代理对象本身，用处不大
• method 被调用的方法
• args 方法参数

基本原理

动态生成代理类，继承Proxy，动态创建每个接口的实现代码，即转发给InvocationHandler处理

查看动态生成的代理类文件

java -Dsun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles=true <包含main方法的完整类名>

cglib动态代理

基本原理

动态生成一个类，继承被代理的类，代理类重写了父类的所有 public 非 final 的方法

对比

Java SDK动态代理面向的是一组 接口 ，只能为接口创建代理，返回的代理对象也只能转换到某个接口类型，无法代理一个没有接口的类，也无法代理非接口中定义的方法；而cglib则是面向一个具体的 类 ，动态创建新类，继承被代理类，重写其方法

类加载机制

类加载的基本机制和过程

Java运行时，会根据类的完全限定名寻找并加载类，寻找的方式基本就是在系统类和指定的类路径中寻找

• 如果是 class 文件的根目录，则直接查看是否有对应的子目录及文件
• 如果是 jar 文件，则首先在内存中解压文件，然后再查看是否有对应的类

类加载器

负责加载类的类，输入完全限定的类名，输出Class对象

一般程序运行时，都会有三个

• Bootstrap ClassLoader 启动类加载器

  这个加载器是Java虚拟机实现的一部分，不是Java语言实现的，一般是C++实现，它负责加载Java的基础类，主要是 <JAVA_HOME>/lib/rt.jar

• Extension ClassLoader 扩展类加载器

  这个加载器的实现类是sun.misc.Launcher$ExtClassLoader，它负责加载Java的一些扩展类，一般是 <JAVA_HOME>/lib/ext 目录中的jar包

• Application ClassLoader 应用程序类加载器

  这个加载器的实现类是sun.misc.Launcher$AppClassLoader，它负责加载应用程序的类，包括自己写的和引入的第三方类库，即所有在类路径中指定的类

基本过程

这三个类加载器有父子委派关系，子加载器有一个变量 parent 指向父加载器，在子加载器加载时，一般会首先通过父加载器加载

加载一个类时，基本过程：

• 判断是否已经加载过了，加载过了，直接返回Class对象，一个类只会被一个ClassLoader加载一次
• 如果没有被加载，先让父加载器去加载，如果加载成功，返回得到的Class对象
• 在父加载器没有加载成功的前提下，自己尝试加载类

这个过程一般被称为 双亲委派 模型，即优先让父加载器去加载

一个程序运行时，会创建一个Application ClassLoader，在程序中用到ClassLoader的地方，如果没有指定，一般用的都是它，所以，它也被称为 系统类加载器

ClassLoader

方法

• Class
  • ClassLoader getClassLoader() 返回实际加载它的加载器
• ClassLoader
  • ClassLoader getParent() 返回它的父加载器
  • ClassLoader getSystemClassLoader() 返回默认的系统类加载器
  • Class<?> loadClass(String name) 用于加载类

对比

使用ClassLoader的loadClass方法和Class的forName方法都可以加载类，但ClassLoader的loadClass方法不会执行类的初始化代码

应用

• 实现隔离
• 实现热部署