Thinking in Java - 学习笔记 - （十四）类型信息

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原创最新推荐文章于 2026-03-23 20:21:44 发布 424 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

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Java编程思想 - 第十四章 - 类型信息

运行时类型信息（RTTI）使得你可以在程序运行时发现和使用类型信息。

它使你从只能在编译期执行面向类型的操作的禁锢中解脱了出来，并且可以使用某些非常强大的程序。
Java让我们在运行时识别对象和类的信息的方式：

“传统的”RTTI，假定我们在编译时已经知道了所有的类型；
“反射”机制，允许我们在运行时发现和使用类的信息。

为什么需要RTTI

再次考虑基类Shape，导出类Circle、Square、Triangle。

把Shape对象放入List<Shape>的数组时会向上转型。但在向上转型为Shape的时候也丢失了对象的具体类型。对于数组而言，它们只是Shape类的对象。

当从数组中取出元素时，这种窗口——实际上它将所有的事物都当作Object持有——会自动将结果转型回Shape。

这是RTTI最基本的使用形式，因为在Java中，所有的类型转换都是在运行时进行正确性检查。这也是RTTI名字的含义：在运行时，识别一个对象的类型。

在这里，RTTI类型转换并不彻底：Object被转型为Shape，而不是转型为Circle等。这是因为目前我们只知道这个List<Shape>保存的是Shape。在编译时，将由容器和Java的泛型系统来强制确保这一点；而在运行时，由类型转换操作来确保这一点。

接下来就是多态机制的事情了，Shape对象实际执行什么样的代码，是由引用所指向的具体对象Circle、Square、Triangle决定的。

使用RTTI，可以查询某个Shape引用所指向的对象的确切类型，然后选择或者剔除特例。

Class对象

要理解RTTI在Java中的工作原理，首先必须知道类型信息在运行时是如何表示的。这项工作是由称为Class对象的特殊对象完成的，它包含了与类有关的信息。

类是程序的一部分，每个类都有一个Class对象。换言之，每当编写并且编译了一个新类，就会产生一个Class对象（更恰当地说，是被保存在一个同名的.class文件中）。为了运行这个类的对象，运行这个程序的Java虚拟机（JVM）将使用被称为“类加载器”的子系统。

类加载器子系统实际上可以包含一条类加载器链，但是只有一个原生类加载器，它是JVM实现的一部分。原生类加载器加载的是所谓的可信类，包括Java API类，它们通常是从本地盘加载的。在这条链中，通常不需要添加额外的类加载器，但是如果你有特殊需要，那么有一种方式可以挂接额外的类加载器。

所有的类都是在对其第一次使用时，动态加载到JVM中的。

当程序创建第一个对类的静态成员的引用时，就会加载这个类。这个证明构造器也是类的静态方法，即使在构造器之前并没有使用static关键字。

因此，Java程序在它开始运行之前并非被完全加载，其各个部分是在必需时才加载的。

类加载器首先检查这个类的Class对象是否已经加载。如果尚未加载，默认的类加载器就会根据类名查找.class文件（例如，某个附加类加载器可能会在数据库中查找字节码）。在这个类的字节码被加载时，它们会接受验证，以确保其没有被破坏，并且不包含不良Java代码（这是Java中用于安全防范目的的措施之一）。

一旦某个类的Class对象被载入内存，它就被用来创建这个类的所有对象。

Class对象的方法

forName(String) 输入全限定的类名，返回Class对象的引用
isInterface() 是否为接口
getInterfaces() 取得接口
getSuperclass() 取得直接基类
getSimpleName() 取得不含包名的类名。
newInstance() 要含有默认构造器。


package thinkinginjava;

import java.util.Random;

class Initable {
    static final int staticFinal = 47;
    static final int staticFinal2 = ClassInitialization.rand.nextInt(1000);
    static {
        System.out.println("Initializing Initable");
    }
}

class Initable2 {
    static int staticNonFinal = 147;
    static {
        System.out.println("Initializing Initable2");
    }
}

class Initable3 {
    static int staticNonFinal = 74;
    static {
        System.out.println("Initiablizing Initable3");
    }
}

public class ClassInitialization {
    public static Random rand = new Random(47);

    public static void main(String[] args) {
        Class initable = Initable.class;
        System.out.println("After creating Initable ref");
        // 这行代码（staticFinal）不会触发初始化
        System.out.println(Initable.staticFinal);
        // 这行代码（staticFinal2）会触发初始化，因为它不是编译期常量
        System.out.println(Initable.staticFinal2);
        // 会触发初始化，因为不同时是final的
        System.out.println(Initable2.staticNonFinal);
        // 会触发初始化，因为要产生Class引用
        try {
//            System.out.println(Initable3.class.getName());
            Class initable3 = Class.forName("thinkinginjava.Initable3");
            System.out.println("After creating Initable3 ref");
            System.out.println(Initable3.staticNonFinal);
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }
} /* Output
After creating Initable ref
47
Initializing Initable
258
Initializing Initable2
147
Initiablizing Initable3
After creating Initable3 ref
74
*/