JavaSE进阶14：类加载器、反射

系列文章目录

JavaSE进阶01：继承、修饰符
JavaSE进阶02：多态、抽象类、接口
JavaSE进阶03：内部类、Lambda表达式
JavaSE进阶04：API中常用工具类
JavaSE进阶05：包装类、递归、数组的高级操作、异常
JavaSE进阶06：Collection集合、迭代器、List、ArrayList、LinkedList
JavaSE进阶07：泛型、Set集合、TreeSet、二叉树、红黑树
JavaSE进阶08：HashSet、Map集合、HashMap、TreeMap、可变参数、不可变集合
JavaSE进阶09：Stream流、File类
JavaSE进阶10：IO流、字节流、字节缓冲流
JavaSE进阶11：字符流、字符缓冲流、转换流、对象操作流、Properties集合
JavaSE进阶12：多线程、线程同步、线程池
JavaSE进阶13：网络编程入门、UDP通信程序、TCP通信程序、日志、枚举
JavaSE进阶14：类加载器、反射
JavaSE进阶15：XML、注解、单元测试
JavaSE进阶扩充：JDK8 HashMap底层分析（了解）
Java进阶作业

文章目录

系列文章目录
- 1.类加载器
- - 1.1类加载器【理解】
  - 1.2类加载的过程【理解】
  - 1.3类加载的分类【理解】
  - 1.4双亲委派模型【理解】
  - 1.5ClassLoader 中的两个方法【应用】
- 2.反射
- - 2.1反射的概述【理解】
  - 2.2获取Class类对象的三种方式【应用】
  - 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
    - 2.3.2Constructor类用于创建对象的方法
    - 2.3.3小结
  - 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
    - 2.4.2Field类用于给成员变量赋值的方法
  - 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
    - 2.5.2Method类用于执行方法的方法

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

1.2类加载的过程【理解】

类加载时机：用到就加载，不用不加载
1. 创建类的实例（对象）
2. 调用类的类方法（静态方法）
3. 访问类或者接口的类变量（静态变量），或者为该类变量赋值
4. 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
5. 初始化某个类的子类
6. 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
2. 链接
  2.1 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)
  
  2.2 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)
  
  2.3 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)
  
  如：String在加载时是符号，解析后才加入String
3. 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)
小结
- 当一个类被使用的时候，才会加载到内存，不用不加载
- 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
类加载器的组成关系
- System的父加载器为Platform
- Platform的父加载器为Bootstrap

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

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

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

package com.xxx.zzz;

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.util.Properties;

public class ClassLoaderDemo2 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {

        //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();
    }
}

总结：prop.properties只能放在src和src下的其他包，放在其他位置都不能使用getResourceAsStream方法，getResourceAsStream默认读取src下的配置文件

2.反射 2.1反射的概述【理解】

正射：直接创建对象就是正射
反射的概念：反射是java的一种机制，让我们在运行的时候获取到类的信息。
反射的作用：利用反射可以无视修饰符获取类里面所有的属性和方法。先获取配置文件中的信息，动态获取信息并创建对象和调用方法。
区别：正射先创建对象获取属性，再编译成class文件。反射是先获取内存中的class文件，通过Class对象获取里面的属性和方法。

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
思路
- 通过Student类或者stu对象获得Class类，然后通过Class类获取Student类中的信息，比如属性、方法、构造等。

package com.xxx.javabean;

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 +
                '}';
    }
}


package com.xxx.myreflect;//ReflectDemo1在com.xxx.myreflect包
import com.xxx.javabean.Student;//导入com.xxx.javabean包下的Student

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 c1 = Class.forName("com.xxx.javabean.Student");
        System.out.println(c1);

        //2.通过class属性来获取
        Class c2 = Student.class;
        System.out.println(c2);

        //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 c3 = s.getClass();
        System.out.println(c3);

        System.out.println(c1 == c2);
        System.out.println(c3 == c2);
    }
}

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，包括私有
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，可以私有

package com.xxx.javabean;

public class Teacher {
    private String name;
    private int age;

    //私有的有参构造方法
    private Teacher(String name) {
        System.out.println("name的值为:" + name);
        System.out.println("private...Teacher...有参构造方法");
    }

    //公共的无参构造方法
    public Teacher() {
        System.out.println("public...Teacher...无参构造方法");
    }

    //公共的有参构造方法
    public Teacher(String name, int age) {
        System.out.println("name的值为:" + name + "---age的值为:" + age);
        System.out.println("public...Teacher...有参构造方法");
    }
}



package com.xxx.myreflect;
import java.lang.reflect.Constructor;

public class ReflectDemo2 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
        method1();
        method2();
        method3();
        method4();
    }

    private static void method4() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
        System.out.println("----------getDeclaredConstructor(Class... parameterTypes)返回单个构造方法对象,可私有----------");
        Class clazz = Class.forName("com.xxx.javabean.Teacher");
        Constructor constructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
        System.out.println(constructor);
    }

    private static void method3() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
        System.out.println("----------getConstructor(Class... parameterTypes)返回单个公共构造方法对象----------");
        Class clazz = Class.forName("com.xxx.javabean.Teacher");

        //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);//注意要.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Exception in thread "main" java.lang.NoSuchMethodException: com.xxx.javabean.Teacher.(int)
        //Constructor constructor3 = clazz.getConstructor(int.class);
        //System.out.println(constructor3);
    }

    private static void method2() throws ClassNotFoundException {
        System.out.println("----------getDeclaredConstructors()返回所有构造方法对象的数组，包括私有----------");
        Class clazz = Class.forName("com.xxx.javabean.Teacher");
        Constructor[] constructors = clazz.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor constructor : constructors) {
            System.out.println(constructor);
        }
    }

    private static void method1() throws ClassNotFoundException {
        System.out.println("----------getConstructors()返回所有公共构造方法对象的数组----------");
        Class clazz = Class.forName("com.xxx.javabean.Teacher");
        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

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

// Teacher类同上一个示例
package com.xxx.myreflect;
import com.xxx.javabean.Teacher;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;

public class ReflectDemo3 {
    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 {
        System.out.println("---------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.xxx.javabean.Teacher");

        //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,即我要强制访问
        constructor.setAccessible(true);

        //3.直接创建对象
        Teacher teacher = (Teacher) constructor.newInstance("zhangsan");

        System.out.println(teacher);
    }

    private static void method3() throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException {
        System.out.println("---------利用空参构造来创建Teacher的对象(简写格式不建议用)--------");
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.xxx.javabean.Teacher");

        //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
        Teacher teacher = (Teacher) clazz.newInstance();//这个方法现在已经过时了,了解一下

        System.out.println(teacher);
    }

    private static void method2() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, InstantiationException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InvocationTargetException {
        System.out.println("---------利用空参构造来创建Teacher的对象--------");
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.xxx.javabean.Teacher");

        //2.获取构造方法对象
        Constructor constructor = clazz.getConstructor();

        //3.利用空参来创建Teacher的对象
        Teacher teacher = (Teacher) constructor.newInstance();

        System.out.println(teacher);
    }

    private static void method1() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, InstantiationException, IllegalAccessException, InvocationTargetException {
        System.out.println("---------利用有参构造来创建Teacher的对象--------");
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.xxx.javabean.Teacher");

        //2.获取构造方法对象
        Constructor constructor = clazz.getConstructor(String.class, int.class);

        //3.利用newInstance创建Teacher的对象
        Teacher teacher = (Teacher) constructor.newInstance("zhangsan", 23);

        System.out.println(teacher);
    }
}

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，包括私有
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，可以私有

package com.xxx.javabean;
public class Friend {
    public String name;
    public int age;
    public String address;
    private int money = 300;

    @Override
    public String toString() {
        return "Friend{" +
                "name='" + name + ''' +
                ", age=" + age +
                ", address='" + address + ''' +
                ", money=" + money +
                '}';
    }
}




package com.xxx.myreflect;
import java.lang.reflect.Field;
public class ReflectDemo4 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
        method1();
        method2();
        method3();
        method4();
    }

    private static void method4() throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
        System.out.println("------Field getDeclaredField(String name)：返回单个成员变量对象，可以私有------");
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.xxx.javabean.Friend");
        //2.获取money成员变量
        Field field = clazz.getDeclaredField("money");

        System.out.println(field);
    }

    private static void method3() throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
        System.out.println("------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.xxx.javabean.Friend");
        //2.获取name这个成员变量
        Field field = clazz.getField("name");
        //Field field = clazz.getField("name1");//不存在变量报错：Exception in thread "main" java.lang.NoSuchFieldException: name1
        //Field field = clazz.getField("money");//私有变量报错：Exception in thread "main" java.lang.NoSuchFieldException: money

        //3.打印一下
        System.out.println(field);
    }

    private static void method2() throws ClassNotFoundException {
        System.out.println("------Field[] getDeclaredFields()：返回所有成员变量对象的数组，包括私有------");
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.xxx.javabean.Friend");

        //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 {
        System.out.println("------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.xxx.javabean.Friend");

        //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

方法名	说明
void set(Object obj, Object value)	赋值
Object get(Object obj)	获取值

// Friend类同上一个示例
package com.xxx.myreflect;
import com.xxx.javabean.Friend;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
public class ReflectDemo5 {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        //        Object get(Object obj) 返回由该 Field表示的字段在指定对象上的值。
        //        void set(Object obj, Object value)：给obj对象的成员变量赋值为value
        method1();
        method2();
    }

    private static void method2() throws Exception {
        System.out.println("--------给obj对象的private成员变量赋值--------");
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.xxx.javabean.Friend");

        //2.获取私有private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
        Constructor constructor = clazz.getConstructor();
        Friend friend = (Friend)constructor.newInstance();
            //4.2获取指定对象的money的值
        Object o = field.get(friend);

        //5.打印私有变量原值
        System.out.println(o);

        //6.更改私有变量值并打印
        field.set(friend, 100);
        System.out.println(friend);
    }

    private static void method1() throws Exception{
        System.out.println("--------给obj对象的public成员变量赋值--------");
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.xxx.javabean.Friend");

        //2.获取公共的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Friend对象
        Constructor constructor = clazz.getConstructor();
        Friend friend = (Friend)constructor.newInstance() ;
            //3.2有了对象才可以给指定对象进行赋值
        field.set(friend,"zhangsan");

        //4.打印
        System.out.println(field.get(friend));
        System.out.println(friend);

    }
}

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，可以私有

package com.xxx.javabean;
public class Person {
    //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";
    }
}


package com.xxx.myreflect;
import java.lang.reflect.Method;

public class ReflectDemo6 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
        method1();
        method2();
        method3();
        method4();
    }

    private static void method4() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
        System.out.println("--------Method getDeclaredMethod(String name, Class... parameterTypes) 返回单个成员方法对象，可私有--------");

        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.xxx.javabean.Person");
        //2.获取一个成员方法show
        Method method = clazz.getDeclaredMethod("show");
        Method method2 = clazz.getDeclaredMethod("function4",String.class);

        //3.打印一下
        System.out.println("私有的，无参无返回值："+method);
        System.out.println("公共的，有参有返回值:"+method2);
    }


    private static void method3() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
        System.out.println("--------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.xxx.javabean.Person");
        //2.获取成员方法
        Method method1 = clazz.getMethod("function1");
        Method method2 = clazz.getMethod("function2", String.class);
        Method method3 = clazz.getMethod("function3");
        //3.打印一下
        System.out.println("公共的，无参无返回值:"+method1);
        System.out.println("公共的，有参无返回值:"+method2);
        System.out.println("公共的，无参有返回值:"+method3);
    }

    private static void method2() throws ClassNotFoundException {
        System.out.println("--------Method[] getDeclaredMethods() 返回所有成员方法对象的数组，不包括继承的，包括私有--------");
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.xxx.javabean.Person");
        //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 {
        System.out.println("--------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.xxx.javabean.Person");
        //2.获取成员方法对象
        Method[] methods = clazz.getMethods();//父类也会获得
        //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)

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

//Person类同上一个例子
package com.xxx.myreflect;
import com.xxx.javabean.Person;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;

public class ReflectDemo7 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InstantiationException, InvocationTargetException {

        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.xxx.javabean.Person");
        //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
        Constructor constructor = clazz.getConstructor();
        Person person = (Person)constructor.newInstance();
        //3.2运行方法
        Object result = method.invoke(person, "zhangsan");
        //4.打印一下返回值
        System.out.println("返回值："+result);
    }
}

JavaSE进阶14：类加载器、反射

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