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java 反射

Java在真正需要使用一个类时才会去加载类，而不是在启动程序时就载入所有的类，因为大多数使用者都只使用到程序的部分资源，在需要某些功能时再载入某些资源，可以让系统资源运用的更高效。

类的加载指的是将类的 .class 文件中的二进制数据读入到 内存 中，将其放在Jvm的 方法区 内，然后在 堆 区创建一个 java.lang.Class 对象，用来封装类在方法区内的数据结构。类的加载的最终产品是位于堆区中的 Class对象 ，Class对象封装了类在方法区内的数据结构，并且向Java程序员提供了访问方法区内的数据结构的接口。

Java 中的所有类型包括基本类型( int , long , float

等等)，即使是数组都有与之关联的 Class 类的对象。

Class对象是由Jvm自动生成的，每当一个类被载入时，Jvm就自动为其生成一个Class对象

Class对象

实例.getClass()

通过Object的 getClass() 获取每一个 实例 对应的Class对象

String name = "hello";
Class stringClass = name.getClass();
System.out.println("类的名称:" + stringClass.getName());
System.out.println("是否为接口:" + stringClass.isInterface());
System.out.println("是否为基本类型:" + stringClass.isPrimitive());
System.out.println("是否为数组:" + stringClass.isArray());
System.out.println("父类名称:" + stringClass.getSuperclass().getName());
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类的名称:java.lang.String
是否为接口:false
是否为基本类型:false
是否为数组:false
父类名称:java.lang.Object
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类名.class

你也可以直接使用一下方式来获取String类的Class对象

Class stringClass = String.class;
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Class.forName()

在一些应用中，你无法事先知道使用者将载入什么类别，你可以使用Class的静态方法 forName() 来动态加载类别

Class c = Class.forName(args[0]);
System.out.println("类的名称:" + c.getName());
System.out.println("是否为接口:" + c.isInterface());
System.out.println("是否为基本类型:" + c.isPrimitive());
System.out.println("是否为数组:" + c.isArray());
System.out.println("父类名称:" + c.getSuperclass().getName());
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$ java Demo1 java.util.Scanner  
类的名称:java.util.Scanner
是否为接口:false
是否为基本类型:false
是否为数组:false
父类名称:java.lang.Object
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Class.forName()有两个版本，上面的版本只指定了全限定类名，而另一个版本可以让你指定类名，载入时是否执行静态代码块，执行类加载器( ClassLoader )

static Class forName(String name, boolean initialize, ClassLoader loader)
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ClassLoader loader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
// Class.forName() 加载类 默认会执行初始化块
Class.forName("Test2");
// Class.forName() 加载类 第二个参数 可以控制是否执行初始化块
Class.forName("Test2", false, loader);

class Test2 {
    static {
        System.out.println("静态初始化块执行了!");
    }
}
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从Class对象中获取信息

Class对象表示所载入的类别，获取Class对象后，你就可以获取类别相关的信息，入 package , constructor , field , method 等信息。而每一种信息，都有相对应的类别

package: java.lang.reflect.Package
constructor: java.lang.reflect.Constructor
field: java.lang.reflect.Field
method: java.lang.reflect.Method

Class c = Class.forName(args[0]);
System.out.println("包信息package:" + c.getPackage());
System.out.println("类修饰符modifier:" + c.getModifiers());
System.out.println("构造方法constructor:");
Arrays.stream(c.getDeclaredConstructors()).forEach(System.out::println);
System.out.println("成员变量fields:");
Arrays.stream(c.getDeclaredFields()).forEach(System.out::println);
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$ java Demo1 java.util.ArrayList
包信息package:package java.util
类修饰符modifier:1
构造方法constructor:
public java.util.ArrayList(java.util.Collection)
public java.util.ArrayList()
public java.util.ArrayList(int)
成员变量fields:
private static final long java.util.ArrayList.serialVersionUID
private static final int java.util.ArrayList.DEFAULT_CAPACITY
private static final java.lang.Object[] java.util.ArrayList.EMPTY_ELEMENTDATA
private static final java.lang.Object[] java.util.ArrayList.DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA
transient java.lang.Object[] java.util.ArrayList.elementData
private int java.util.ArrayList.size
private static final int java.util.ArrayList.MAX_ARRAY_SIZE
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ClassLoader 类加载器

Java在需要使用类的时候才会将类载入，Java中类的载入是由 Class Loader 来实现的.

当你尝试执行 java xxx 命令时，java会尝试找到 JRE 的安装目录，然后寻找 jvm.dll ,接着启动JVM并进行初始化操作，接着产生 BootstrapLoader , Bootstrap Loader 会载入 Extended Loader , 并设定 Extended Loader 的parent 为 BootstrapLoader , 接着 Bootstrap Loader 会载入 Application Loader , 并将 Application Loader 的parent 设定为 Extended Loader

启动类加载器

BootstrapLoader 搜寻 sun.boot.library.path 中指定的类, 你可以使用 System.getProperty("sun.boot.library.path") 来获取

/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_151.jdk/Contents/Home/jre/lib
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扩展类加载器

Extended Loader ( sun.misc.Launcher$ExtClassLoader ) 是由Java编写的,会搜寻系统参数 java.ext.dirs 中指定的类别，可以通过 System.getProperty("java.ext.dirs") 来获取

/Users/dsying/Library/Java/Extensions:
/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_151.jdk/Contents/Home/jre/lib/ext:
/Library/Java/Extensions:
/Network/Library/Java/Extensions:
/System/Library/Java/Extensions:/usr/lib/java
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应用程序类加载器

Application Loader ( sun.misc.Launcher$AppClassLoader ) 是由Java编写的，会搜寻系统参数 java.class.path 中指定的类别，可以通过 System.getProperty("java.class.path") 来获取, 在使用 java xxx 命令执行 .class 字节码文件时，可以通过 -cp 参数设定 classpath

java –cp ./classes SomeClass
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类加载器之间的关系

ClassLoader loader Thread.currentThread().getContextClassLoader();
// sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2   应用类加载器
System.out.println(loader);
// sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@610455d6   扩展类加载器
System.out.println(loader.getParent());
// Bootstrap ClassLoader 启动类加载器(用C语言实现，所以此处返回null)
System.out.println(loader.getParent().getParent());
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sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@610455d6
null
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类加载有三种方式：

Class.forName()
ClassLoader.loadClass()

Class.forName()和ClassLoader.loadClass()区别

Class.forName()
ClassLoader.loadClass()
Class.forName(name, initialize, loader)

JVM类加载机制

全盘负责
父类委托
缓存机制

双亲委派模型

双亲委派模型的工作流程是：如果一个类加载器收到了类加载的请求，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把请求委托给父加载器去完成，依次向上，因此，所有的类加载请求最终都应该被传递到顶层的启动类加载器中，只有当父加载器在它的搜索范围中没有找到所需的类时，即无法完成该加载，子加载器才会尝试自己去加载该类。

双亲委派机制:

当 AppClassLoader 加载一个class时，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把类加载请求委派给父类加载器 ExtClassLoader 去完成。
当 ExtClassLoader 加载一个class时，它首先也不会自己去尝试加载这个类，而是把类加载请求委派给 BootStrapClassLoader 去完成。
如果 BootStrapClassLoader 加载失败（例如在 $JAVA_HOME/jre/lib 里未查找到该class），会使用 ExtClassLoader 来尝试加载；
若 ExtClassLoader 也加载失败，则会使用 AppClassLoader 来加载，如果 AppClassLoader 也加载失败，则会报出异常 ClassNotFoundException 。

ClassLoader源码分析：

public Class<?> loadClass(String name)throws ClassNotFoundException {
    return loadClass(name, false);
}
protected synchronized Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)throws ClassNotFoundException {
    // 首先判断该类型是否已经被加载
    Class c = findLoadedClass(name);
    if (c == null) {
        //如果没有被加载，就委托给父类加载或者委派给启动类加载器加载
        try {
            if (parent != null) {
                //如果存在父类加载器，就委派给父类加载器加载
                c = parent.loadClass(name, false);
            } else {
                //如果不存在父类加载器，就检查是否是由启动类加载器加载的类，通过调用本地方法native Class findBootstrapClass(String name)
                c = findBootstrapClass0(name);
            }
        } catch (ClassNotFoundException e) {
                //如果父类加载器和启动类加载器都不能完成加载任务，才调用自身的加载功能
                c = findClass(name);
            }
        }
    if (resolve) {
        resolveClass(c);
    }
    return c;
}
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双亲委派模型意义：

系统类防止内存中出现多份同样的字节码
保证Java程序安全稳定运行

自定义加载器

自定义类加载器一般都是继承自 ClassLoader 类，从上面对 loadClass 方法来分析来看，我们只需要重写 findClass 方法即可。下面我们通过一个示例来演示自定义类加载器的流程：

package com.github.hcsp.classloader;

import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;

public class MyClassLoader extends ClassLoader {
    // 存放字节码文件的目录
    private final File bytecodeFileDirectory;

    public MyClassLoader(File bytecodeFileDirectory) {
        this.bytecodeFileDirectory = bytecodeFileDirectory;
    }

    // 还记得类加载器是做什么的么？
    // "从外部系统中，加载一个类的定义（即Class对象）"
    // 请实现一个自定义的类加载器，将当前目录中的字节码文件加载成为Class对象
    // 提示，一般来说，要实现自定义的类加载器，你需要覆盖以下方法，完成：
    //
    // 1.如果类名对应的字节码文件存在，则将它读取成为字节数组
    //   1.1 调用ClassLoader.defineClass()方法将字节数组转化为Class对象
    // 2.如果类名对应的字节码文件不存在，则抛出ClassNotFoundException
    //
    @Override
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        byte[] classData = getByteArrayFromFile(name);
        if (classData == null) {
            throw new ClassNotFoundException();
        }
        return defineClass(name, classData, 0, classData.length);
    }

    byte[] getByteArrayFromFile(String className) throws ClassNotFoundException {
        ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
        File file = new File(bytecodeFileDirectory, className + ".class");
        int len = 0;
        try {
            byte[] bufferSize = new byte[1024];
            FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
            while ((len = fis.read(bufferSize)) != -1) {
                bos.write(bufferSize, 0, len);
            }
        } catch (FileNotFoundException e) {
            throw new ClassNotFoundException();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return bos.toByteArray();
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        File projectRoot = new File(System.getProperty("basedir", System.getProperty("user.dir")));
        MyClassLoader myClassLoader = new MyClassLoader(projectRoot);

        Class testClass = myClassLoader.loadClass("com.github.hcsp.MyTestClass");
        Object testClassInstance = testClass.getConstructor().newInstance();
        String message = (String) testClass.getMethod("sayHello").invoke(testClassInstance);
        System.out.println(message);
    }
}
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自定义类加载器的核心在于 对字节码文件的获取 ，如果是加密的字节码则需要在该类中对文件进行解密。由于这里只是演示，我并未对class文件进行加密，因此没有解密的过程.

其它

使用反射创建对象

你可以使用Class的 newInstance() 方法来实例化

Class c = Class.forName(className);
Object obj = c.newInstance();
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调用方法

使用反射可以取回类中的方法，方法对应的类为 java.lang.reflect.Method , 你可以使用它的 invoke() 方法来调用指定的方法

Class testClass = myClassLoader.loadClass("com.github.hcsp.MyTestClass");
Object testClassInstance = testClass.getConstructor().newInstance();
String message = (String) testClass.getMethod("sayHello").invoke(testClassInstance);
复制代码

原文 https://juejin.im/post/5dac4edff265da5b5f7588d1

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