Java学习笔记-Class类

最新推荐文章于 2025-04-05 15:56:58 发布

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本文详细解读Java Class类的作用，包括获取Class对象的方式、Class类的常用方法，类加载过程，以及反射机制的应用。讲解了类加载器的作用和双亲委派机制，展示了如何通过反射获取类信息和动态创建对象。

Java学习笔记-Class类

Class类

在Object类中定义了以下的方法，此方法将被所有子类继承

public final Class getClass();

以上的方法返回值类型是一个Class类，此类是Java反射的源头，实际上所谓反射从程序的运行结果来看即：可以通过对象反射求出类的名称

对象照镜子后可得到的信息：某个类的属性、方法和构造器、某个类到底实现了哪些接口。对于每个类而言，JRE都为其保留一个不变的Class类型的对象。一个Class对象包含了特定某个结构(class/interface/enum/annotation/primitive type/void/[])的有关信息

Class本身也是一个类
Class对象只能由系统建立对象
一个加载的类在JVM中只会有一个Class实例
一个Class对象对应的是一个加载到JVM中的一个.class文件
每个类的实例都会记得自己是由哪个Class实例所生成
通过Class可以完整地得到一个类中的所有被加载的结构
Class类是Reflection的根源，针对任何你想动态加载、运行的类，唯有先获得相应的Class对象

常用方法

方法名	功能说明
static ClassforName(String name)	返回指定类名name的Class对象
Object newInstance()	调用缺省构造函数，返回Class对象的一个实例
getName()	返回此Class对象所表示的实体(类、接口、数组类或void)的名称
Class getSuperClass()	返回当前Class对象的父类的Class对象
Class[] getInterfaces()	获取当前Class对象的接口
ClassLoader getClassLoader()	返回该类的类加载器
Constructor[] getConstructors()	返回一个包含某些Constructor对象的数组
Method getMethod(String name, Class… T)	返回一个Method对象，此对象的形参类型为paramType
Field[] getDeclaredFields()	返回Field对象的一个数组

获取Class类的实例

a) 若已知具体的类，通过类的class属性获取，该方法最为安全可靠，程序性能最高

Class clazz = Person.class;

b) 已知某个类的实例，调用该实例的getClass()方法获取Class对象

Class clazz = person.getClass();

c) 已知一个类的全类名，且该类在类路径下，可通过Class类的静态方法forName()获取，可能抛出ClassNotFoundException

Class clazz = Class.forName("com.albert.Student");

d) 内置基本数据类型可以直接用类名.Type

e) 还可以利用ClassLoader

//测试Class类的创建方式有哪些
public class TestClass02 {

    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        Human human = new Teacher();
        System.out.println("这是" + human.name);

        //1、通过对象获得
        Class c1 = human.getClass();
        System.out.println(c1.hashCode());

        //2、forName获得
        Class c2 = Class.forName("test.Teacher");
        System.out.println(c2.hashCode());

        //3、通过类名.class获得
        Class c3 = Teacher.class;
        System.out.println(c3.hashCode());

        //4、基本内置类型的包装类都有一个type属性
        Class c4 = Integer.TYPE;
        System.out.println(c4);

        //5、获取父类类型
        Class c5 = c1.getSuperclass();
        System.out.println(c5);

    }
}

class Human{
    public String name;
    public Human(){}
    public Human(String name){
        this.name = name;
    }
}

class Teacher extends Human{
    public Teacher(){
        this.name = "老师";
    }
}

哪些类型可以有Class对象?

class:外部类，成员(成员内部类、静态内部类)，局部内部类，匿名内部类
interface:接口
[]:数组
enum:枚举
annotation:注解@interface
primitive type:基本数据类型
void

//所有类型的Class
public class TestClass03 {
    public static void main(String[] args) {
        Class c1 = Object.class;    //类
        Class c2 = Comparable.class;    //就扣
        Class c3 = String[].class;  //一维数组
        Class c4 = int[][].class;   //二维数组
        Class c5 = Override.class;  //注解
        Class c6 = ElementType.class;   //枚举
        Class c7 = Integer.class;   //基本数据类型
        Class c8 = Void.class;  //void
        Class c9 = Class.class; //Class

        System.out.println(c1);
        System.out.println(c2);
        System.out.println(c3);
        System.out.println(c4);
        System.out.println(c5);
        System.out.println(c6);
        System.out.println(c7);
        System.out.println(c8);
        System.out.println(c9);

        //只要元素类型与维度一样，就是同一个Class
        String[] a = new String[10];
        String[] b = new String[100];
        System.out.println(a.getClass() == b.getClass());

    }
}

Java内存分析

		   --	堆：存放new的对象和数组
					可以被所有的线程共享，不会存放别的对象引用
			|		
					
	Java内存--  	栈：存放基本变量类型(包含这个基本类型的具体数值)
					引用对象的变量(会存放这个引用在堆里面的具体地址)
			|		
					
			--	方法区：可以被所有的线程共享
					   包含了所有的class和static变量

类的加载过程

当程序主动使用某个类时，如果该类还未被加载到内存中，则系统会通过如下三个步骤来对该类进行初始化

类的加载(Load)			--->		类的链接(Link)				--->				类的初始化(Initialize)
(将类的class文件读入				  (将类的二进制数据合并到JRE中)						(JVM负责对类进行初始化)
内存，并为之创建一个
java.lang.Class对
象。此过程由类加载器完
成)

类的加载与ClassLoader的理解

加载：将class文件字节码内容加载到内存中，并将这些静态数据转换成方法区的运行时数据结构，然后生成一个代表这个类的java.lang.Class对象
链接：将Java类的二进制代码合并到JVM的运行状态之中的过程
- 验证：确保加载的类信息符合JVM规范，没有安全方面的问题
- 准备：正式为类变量(static)分配内存并设置变量默认初始值的阶段，这些内存都将在方法区中进行分配
- 解析：虚拟机常量池内的符号引用(常量名)替换为直接引用(地址)的过程
初始化：
- 执行类构造器()方法的过程。类构造器()方法是由编译期自动收集类中所有类变量的赋值动作和静态代码块中的语句合并产生的。(类构造器是构造类信息的，不是构造该类对象的构造器)
- 当初始化一个类的时候，如果发现其父类还没有进行初始化，则需要触发其父类的初始化
- 虚拟机会保证一个类的()方法在多线程环境中被正确加锁和同步

什么时候会发生类初始化

类的主动引用(一定会发生类的初始化)
- 当虚拟机启动，先初始化main方法所在的类
- new一个类的对象
- 调用类的静态成员(除了final常量)和静态方法
- 使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用
- 当初始化一个类，如果其父类没有被初始化，则先会初始化他的父类
类的被动引用(不会发生类的初始化)
- 当访问一个静态域时，只有真正声明这个域的类才会被初始化。如：当通过子类引用父类的静态常量，不会导致子类初始化
- 通过数组定义类引用，不会出发此类的初始化
- 引用常量不会触发此类的初始化 (常量在链接阶段就存入调用类的常量池中了)

ublic class TestClass05 {
    static {
        System.out.println("Main被加载");
    }

    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        //1.主动引用
        //Son son = new Son();

        //反射也会主动引用
        //Class.forName("test.Son");

        //不会产生类的引用的方法
        //System.out.println(Son.b);

        //Son[] sons = new Son[10];

        System.out.println(Son.M);
    }

}

class Father{

    static int b = 2;

    static {
        System.out.println("父类被加载");
    }
}

class Son extends Father{
    static {
        System.out.println("子类被加载");
        m = 300;
    }

    static int m = 100;
    static final int M = 1;
}

类加载器的作用

类加载器的作用：将class文件字节码内容加载到内存中，并将这些静态数据转换成方法区的运行时数据结构，然后在堆中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区中类对象的访问入口
类缓存：标准的JavaSE类加载器可以按要求查找类，但一旦某个类被加载到类加载器中，它将维持加载（缓存）一段时间。不过JVM垃圾回收机制可以回收这些Class对象

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-GUtzpjGX-1619096936258)(C:\Users\10098\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20210422165822424.png)]

类加载器作用是用来把类(Class)装进内存的。JVM规范定义了如下类型的类的加载器
- 引导类加载器：用C++编写的，是JVM自带的类加载器，负责Java平台核心库，用来装载核心类库。该加载器无法直接获取。
- 扩展类加载器：负责jre/lib/ext目录下的jar包或-D java.ext.dirs指定目录下的jar包装入工作库
- 系统类加载器：负责java -classpath 或 -D java.class.path所指的目录下的类与jar包装入工作，是最常用的加载器

双亲委派机制：当我们加载一个类的时候，它会向上查找，委托给父类的加载器去执行，若父类加载器仍然有父类加载器则继续向上委托，直至到顶层的启动类加载器，若父类加载器能够完成加载，则成功返回，若不能完成加载，则交由子类加载器加载。（多重检测，保障安全性）

public class TestClassLoader {

    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        //获取系统类的加载器
        ClassLoader systemClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
        System.out.println(systemClassLoader);

        //获取系统类加载器的父类加载器-->扩展类加载器
        ClassLoader parent = systemClassLoader.getParent();
        System.out.println(parent);

        //获取扩展类加载器的父类加载器-->根加载器(C/C++)
        ClassLoader parent1 = parent.getParent();
        System.out.println(parent1);

        //测试当前类是哪个类加载器加载的
        ClassLoader classLoader = Class.forName("test.TestClassLoader").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);

        //测试jdk内置类是谁加载的(根加载器)
        classLoader = Class.forName("java.lang.Object").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);

        //如何获得系统类加载器可以加载的路径
        System.out.println(System.getProperty("java.class.path"));
    }

}

获取运行时类的完整结构

通过反射获取运行时类的完整结构

Field、Method、Constructor、Superclass、Interface、Annotation

实现类的所有接口
所继承的父类
全部的构造器
全部的方法
全部的Field
注解
…

public class TestClassInfo {

    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
        Class c1 = Class.forName("test.Human");

        //可通过对象反射获取类明、包名
        Human human = new Human();
        c1 = human.getClass();

        //获得类的名字
        System.out.println(c1.getName());   //获得包名 + 类名
        System.out.println(c1.getSimpleName());     //获得类名

        //获得类的属性
        Field[] fields = c1.getFields();       //只能找到public属性
        for (Field field : fields) {
            System.out.println(field);
        }

        fields = c1.getDeclaredFields();        //找到全部的属性
        for (Field field : fields) {
            System.out.println(field);
        }

        //获得指定属性的值
        Field name = c1.getField("name");
        System.out.println(name);

        //获得类的方法
        Method[] methods = c1.getMethods();     //获得本类及其父类的全部public方法
        for (Method method : methods) {
            System.out.println(method);
        }

        methods = c1.getDeclaredMethods();      //获得本类的所有方法
        for (Method method : methods) {
            System.out.println(method);
        }
        
    }

}

小结

在实际的操作中，取得类的信息的操作代码，并不会经常开发
一定要熟悉java.lang.reflect包的作用，反射机制
如何取得属性、方法、构造器的名称，修饰符等

有了class对象，能做什么？

创建类的对象：调用Class对象的newInstance()方法
- 1. 类必须有一个无参数的构造器
- 1. 类的构造器的访问权限需要足够

那难道没有无参的构造器就不能创建对象了吗？只要在操作的时候明确地调用类中的构造器，并将参数传递进去之后，才可以实例化操作

步骤如下：
- 1. 通过Class类的getDeclaredConstructors(Class… parameterTypes)取得本类的指定形参类型的构造器
- 1. 向构造器的形参中传递一个对象数组进去，里面包含了构造器中所需的各个参数
- 1. 通过Constructor实例化对象

//通过反射动态地创建对象
public class Test06 {

    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, NoSuchFieldException {
        //获得Class对象
        Class c1 = Class.forName("test.Human");

        //构造一个对象
        Human human = (Human) c1.newInstance();
        System.out.println(human);

        //通过构造器创建对象
        Constructor constructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class);
        Human human1 = (Human) constructor.newInstance("albert");
        System.out.println(human1);

        Human human3 = (Human)c1.newInstance();
        //通过反射调用普通方法
        Method setAge = c1.getDeclaredMethod("setAge", int.class);

        //invoke:激活的意思
        //(对象，"方法的值")
        setAge.invoke(human3,18);
        System.out.println(human3.getAge());

        //通过反射操作属性
        Human human4 = (Human)c1.newInstance();
        Field age = c1.getDeclaredField("age");

        //不能直接操作私有属性，需关闭程序的安全检测，属性或方法的setAccessible(true)
        age.setAccessible(true);
        age.set(human4,17);
        System.out.println(human4.getAge());
    }

}

setAccessible

Method和Field、Constructor对象都有serAccessible()方法。
setAccessible作用是启用和禁用访问安全检查的开关
参数值为true时则指示反射的对象在使用时应取消Java语言访问检查
- 提高反射的效率，如果代码中必须用反射，而该句代码需被频繁地调用，那么请设置为true
- 使得原本无法访问的私有成员也可以访问
参数值为false则指示反射的对象在使用时应实施Java语言访问检查