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3.2 相关Java基础知识
Java语言允许通过程序化的方式间接对Class对象实例操作，Class文件由类装载器装在后，在JVM(Java虚拟机)中将形成一份描述Class结构的元信息对象，通过该元信息对象可以获知Class的结构信息: 如构造函数、属性和方法等。Java允许用户借由这个Class相关的元信息对象间接调用Class对象的功能，这就为使用程序化方式操作CLass对象开辟了途径。
3.2.1 简单实例
我们将从一个简单例子开始探访Java反射机制。
该类是测试所需要用到的主体类。
package com.baobaotao.reflect;
public class Car {
private String brand;
private String color;
private int maxSpeed;
public Car(){System.out.println("init car!!");}
public Car(String brand,String color,int maxSpeed){
this.brand = brand;
this.color = color;
this.maxSpeed = maxSpeed;
}
public void introduce() {
System.out.println("brand:"+brand+";color:"+color+";maxSpeed:"+maxSpeed);
}
public String getBrand() {
return brand;
}
public void setBrand(String brand) {
this.brand = brand;
}
public String getColor() {
return color;
}
public void setColor(String color) {
this.color = color;
}
public int getMaxSpeed() {
return maxSpeed;
}
public void setMaxSpeed(int maxSpeed) {
this.maxSpeed = maxSpeed;
}
}
一般情况下，我们会使用如下的代码创建Car的实例:
Car car = new Car( );
car.setBrand("some brand");
或者
Car car = new Car("some brand","some color",);
以上两种方式都是采用传统方式直接地调用目标类的方法创建对象，下面我们通过Java反射机制以一种更加通用的方法间接地操作目标类，从而创建对象。
package com.baobaotao.reflect;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Method;
public class ReflectTest {
/*
* 需求:
* 以反射的方式获取com.baobaotao.reflect.Car类的对象。并设置其实例域的属性，最后输出。
*/
public static Car initByDefaultConst() throws Throwable {
//通过当前线程对象获取类装载器
ClassLoader classLoader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
//通过类装载器加载com.baobaotao.reflect.Car类的字节码文件,从而获取到该类的Class对象。
//类可能找不到，所以需要抛出异常。
Class clazz = classLoader.loadClass("com.baobaotao.reflect.Car");
//通过该类的默认(无参)构造方法创建对象
Constructor cons = clazz.getDeclaredConstructor();
Car car = (Car) cons.newInstance();
//当然也可以通过该类的Class对象创建该类的实例
//Car car = (Car) clazz.newInstance();
//通过反射方法设置属性
Method setBrand = clazz.getMethod("setBrand", String.class);
setBrand.invoke(car, "红旗CA72");
Method setColor = clazz.getMethod("setColor", String.class);
setColor.invoke(car,"黑色");
Method setMaxSpeed = clazz.getMethod("setMaxSpeed", int.class);
setMaxSpeed.invoke(car, 200);
return car;
}
public static void main(String[] args) throws Throwable {
Car car = initByDefaultConst();
car.introduce();
}
}
结果:
init car!!
brand:红旗CA72;color:黑色;maxSpeed:200
这说明我们完全可以通过编程的方式调用Class的各项功能。这和直接通过构造函数和方法调用类功能的效果是一致的，不过前者是间接调用，后者是直接调用罢了。
在ReflectTest中，我们使用了几个重要的反射类: ClassLoader、Class、Constructor、Method。
ClassLoader: 用于将指定路径下的类的字节码文件装载到JVM中。注意，其方法ClassLoader#loadClass的参数一定要是类的全限定名称 —— 包名.类名
创建目标类的对象:
1 可以通过Class类的newInstance方法创建对象。这样创建的对象是通过默认构造器创建的，所以目标类Car中必须相应地给出默认构造器。
2 通过Constructor类创建。通过目标类对应的Class类的对象的getDeclaredConstructor方法创建Construcor类对象，该类描述了目标类的构造方法的信息。可以通过其newInstance()方法和newInstance(paramTypes)来分别创建不带参的对象和带参的对象。
如:
//已经获取目标类对应的Class类的对象clazz
//得到的未设置实例域的对象(不带参的)
Car car = (Car)clazz.getDeclaredConstructor( ).newInstance( );
//得到的已设置实例域的对象(带参的)
(Car)clazz.getDeclaredConstructor(String.class,String.class,int.class).newInstance("红旗CA72","黑色",200);
3.2.2 类装载器ClassLoader
类装载器工作原理
类装载器就是寻找类的字节码文件并构造出类再JVM内部的表示的对象组件。在Java中，将一个类装载到JVM中需要经过以下步骤:
1 装载: 查找和导入Class文件；
2 链接: 执行校验’准备和解析步骤，其中解析步骤是可以选择的:
a) 校验: 检查载入的Class文件的正确性。
b) 准备: 给类的静态变量分配内存空间。
c) 解析: 将符号引用转成直接引用。
类装载器工作由ClassLoader及其子类负责，ClassLoader是一个重要的Java运行时组件，它负责在运行时查找和装入Class字节码文件。JVM在运行时会产生三个类装载器: 根装载器、ExtClassLoader(扩展类装载器)、和AppClassLoader(系统装载器)。其中，根装载器不是ClassLoader的子类，它由C++编写，因此我们在Java中看不到它。
默认情况下，使用AppClassLoader装载应用程序的类。我们可以做个试验。
public static void main(String[] args) throws Throwable {
ClassLoader classLoader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
System.out.println("current:"+classLoader);
System.out.println("parrent:"+classLoader.getParent());
System.out.println("grandparrent:"+classLoader.getParent().getParent());
}
结果;
current:sun.misc.Launcher$AppClassLoader@73d16e93
parrent:sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@6d06d69c
grandparrent:null
通过以上信息，可知装载当前类的装载器为AppClassLoader，父装载器是ExtClassLoader，祖父装载器是根装载器，因为在Java中找不到其句柄，所以直接返回null。
JVM装载类装载类时使用”全盘负责委托机制“，”全盘负责“指的是当一个类装载器装载类时，默认会选择它该类和其依赖和引用的类，除非显式地声明了使用别的装载器。”委托机制“指的是首先委托父装载器装载目标类的字节码文件，只有在找不到的情况下才从自己的类路径中查找并装载目标类。这是出于安全的考虑。试想，如果某人编写了一个恶意的基础类(如java.lang.String)，并装载到了JVM中，这会造成多么可怕的后果！而”全盘委托负责机制“中，基础类永远是由根装载器装载，这便可以杜绝这种现象的发生。
实战经验:
许多Java开发者都会遇到这样的异常: java.lang.NoSuchMethodError。这便是JVM的“全盘委托机制”造成的。出现该错误说明存在不同版本的类包。
如commons-lang 2.x.jar和commons-lang3.x.jar都位于类路径中。代码中用到了后者的某个方法，而该方法在前者中并不存在，但是JVM又碰巧从前者中装载类。这便出现了该错误。
