4.8 类加载器-反射(重点)-方法引用-IT熊技术站

1、类加载器

类加载器的作用和加载时机

作用 : 负责将.class文件（存储的物理文件）加载在到内存中

加载时机 : 用到即加载

- 创建类的实例（对象）

Student stu = new Student();

- 调用类的静态方法

Arrays.toString(arr);

- 访问类或者接口的静态变量，或者为该类静态变量赋值

interface Inter {
    int NUM = 10;
}

System.out.println(Inter.NUM);

------------------------------------------------------------------------------

class A {
    public static int num;
}

A.num = 20;
System.out.println(A.num);

- 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
- 初始化继承体系
- 直接使用 java.exe 命令来运行某个主类

java HelloWorld.java

类加载器的过程 :

加载 :

验证 :

准备 :

解析 :

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

        // 加载B类的类加载器
        ClassLoader classLoader = B.class.getClassLoader();

        // 观察: 看看C类有没有加载, 如果没加载, 成员变量的C是个啥...

        // 为了让程序不停, 保留进程
        System.in.read();

    }
}

class B {
    C c = new C();
}

class C {

}

jps : jps是jdk提供的一个查看当前java进程的小工具

HSDB（Hotspot Debugger)，是一款内置于 SA 中的 GUI 调试工具，可用于调试 JVM 运行时数据

命令 : java -cp ./lib/sa-jdi.jar sun.jvm.hotspot.HSDB

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

        // 加载B类的类加载器
        ClassLoader classLoader = B.class.getClassLoader();

        // 观察: 看看C类有没有加载, 如果没加载, 成员变量的C是个啥...
        new B();

        // 为了让程序不停, 保留进程
        System.in.read();

    }
}

class B {
    C c = new C();
}

class C {

}

初始化

小结

当一个类被使用的时候，才会加载到内存
类加载的过程: 加载、验证、准备、解析、初始化

类加载器的分类

类的字节码对象.getClassLoader(); 获取该类的, 类加载器对象.

Bootstrap class loader：虚拟机的内置类加载器，通常表示为null

- C++ 实现, 获取到的只能是 null

Platform class loader：平台类加载器,负责加载JDK中一些特殊的模块负责加载 lib\modules 内部的类

- JDK9 之前是 :（Extension Class Loader）扩展类加载器 : 负责加载 jre\lib\ext 目录下的类

Application class loader：负责加载自己写的类
自定义类加载器 : 上级为 Application

- 目前不做讲解 , 自己设计框架的时候才会用得到

下列代码在 JDK 17 中会出错，因为已经没有 ext 这个包了

package com.itheima.loader;

import sun.net.spi.nameservice.dns.DNSNameService;

public class TestLoad {
    public static void main(String[] args) {

        ClassLoader classloader1 = String.class.getClassLoader();
        System.out.println(classloader1);

        ClassLoader classloader2 = DNSNameService.class.getClassLoader();
        System.out.println(classloader2);

        ClassLoader classloader3 = Student.class.getClassLoader();
        System.out.println(classloader3);

    }
}

class Student {

}

双亲委派机制

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

好处 :

双亲委派模型保证了 Java 程序的稳定运行，可以避免类的重复加载

- 当父亲已经加载了该类时，就没有必要子ClassLoader再加载一次

保证了 Java 的核心 API 不被篡改

假设我们自己编写了一个 Object 类
1. java.lang.Object类    (真的)
2. java.lang.Object类    (假的)

双亲委派模型可以保证加载的是 JRE 里的那个 Object 类, 而不是我们自己写的

AppClassLoader ---> PlatformClassLoader ---> BootstrapClassLoader

BootstrapClassLoader : 发现已经加载过了Object类了, 就不会加载我们自己写的了

常用方法

方法名	作用
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

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

        ClassLoader classLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();

        InputStream is = classLoader.getResourceAsStream("prop.properties");

        Properties prop = new Properties();
        prop.load(is);

        System.out.println(prop);

        is.close();
    }
}

2、反射 (重点)

框架 : 半成品软件

- 它需要我们对他进行, 进一步的丰富
- 我们也需要它现有的框架体系

反射机制是在运行状态中，对于任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法；对于任意一个对象，都能够调用它的任意属性和方法；这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能称为Java语言的反射机制。

大白话的理解 : 反射其实就是对类的一种解刨

获取Class类对象的三种方式

三种方式分类

- 类名.class属性
- 对象名.getClass()方法
- Class.forName(全类名)方法

示例代码

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 +
        '}';
    }
}
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 clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect2.Student");
        System.out.println(clazz);

        //2.通过class属性来获取
        Class clazz2 = Student.class;
        System.out.println(clazz2);

        //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 clazz3 = s.getClass();
        System.out.println(clazz3);

        System.out.println(clazz == clazz2);
        System.out.println(clazz2 == clazz3);
    }
}

反射获取构造方法并使用

Class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
Constructor<T> getConstructor(Class<?>… parameterTypes)	返回单个公共构造方法对象
Constructor<T> getDeclaredConstructor(Class<?>… parameterTypes)	返回单个构造方法对象

示例代码

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

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

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

    //公共的有参构造方法
    public Student(String name, int age) {
        System.out.println("name的值为:" + name + "age的值为:" + age);
        System.out.println("public...Student...有参构造方法");
    }
}
public class ReflectDemo1 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
        //method1();
        //method2();
        //method3();
        //method4();
    }

    private static void method4() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
        //        Constructor<T> getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes)：
        //                                      返回单个构造方法对象
        //1.获取Class对象
        Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect3.Student");
        Constructor constructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
        System.out.println(constructor);
    }

    private static void method3() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
        //        Constructor<T> getConstructor(Class<?>... parameterTypes)：
        //                                      返回单个公共构造方法对象
        //1.获取Class对象
        Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect3.Student");
        //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);
        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.
        Constructor constructor3 = clazz.getConstructor(int.class);
        System.out.println(constructor3);
    }

    private static void method2() throws ClassNotFoundException {
        //        Constructor<?>[] getDeclaredConstructors()：
        //                                      返回所有构造方法对象的数组
        //1.获取Class对象
        Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect3.Student");

        Constructor[] constructors = clazz.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor constructor : constructors) {
            System.out.println(constructor);
        }
    }

    private static void method1() throws ClassNotFoundException {
        //        Constructor<?>[] getConstructors()：
        //                                      返回所有公共构造方法对象的数组
        //1.获取Class对象
        Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect3.Student");
        Constructor[] constructors = clazz.getConstructors();
        for (Constructor constructor : constructors) {
            System.out.println(constructor);
        }
    }
}

Constructor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

示例代码

// Student类同上一个示例,这里就不在重复提供了
public class ReflectDemo2 {
    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 {
        //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.itheima.myreflect3.Student");

        //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
        constructor.setAccessible(true);

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

        System.out.println(student);
    }

    private static void method3() throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException {
        //简写格式
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect3.Student");

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

        System.out.println(student);
    }

    private static void method2() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, InstantiationException, IllegalAccessException, InvocationTargetException {
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect3.Student");

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

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

        System.out.println(student);
    }

    private static void method1() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, InstantiationException, IllegalAccessException, InvocationTargetException {
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect3.Student");

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

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

        System.out.println(student);
    }
}

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

反射获取成员变量并使用

Class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
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

示例代码

public class Student {

    public String name;

    public int age;

    public String gender;

    private int money = 300;

    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
        "name='" + name + '\'' +
        ", age=" + age +
        ", gender='" + gender + '\'' +
        ", money=" + money +
        '}';
    }
}
public class ReflectDemo1 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
        // method1();
        //method2();
        //method3();
        //method4();

    }

    private static void method4() throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
        //        Field getDeclaredField(String name)：返回单个成员变量对象
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect4.Student");

        //2.获取money成员变量
        Field field = clazz.getDeclaredField("money");

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

    private static void method3() throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
        //        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.itheima.myreflect4.Student");

        //2.获取name这个成员变量
        //Field field = clazz.getField("name");
        //Field field = clazz.getField("name1");
        Field field = clazz.getField("money");

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

    private static void method2() throws ClassNotFoundException {
        //        Field[] getDeclaredFields()：返回所有成员变量对象的数组
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect4.Student");

        //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 {
        //        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.itheima.myreflect4.Student");

        //2.获取Field对象.
        Field[] fields = clazz.getFields();

        //3.遍历
        for (Field field : fields) {
            System.out.println(field);
        }
    }
}

Field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

示例代码

// Student类同上一个示例,这里就不在重复提供了
public class ReflectDemo2 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, IllegalAccessException, InstantiationException {
        //        Object get(Object obj) 返回由该 Field表示的字段在指定对象上的值。
        //method1();
        //method2();

    }

    private static void method2() throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, InstantiationException, IllegalAccessException {
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect4.Student");

        //2.获取成员变量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
        Student student = (Student) clazz.newInstance();
        //4.2获取指定对象的money的值
        Object o = field.get(student);

        //5.打印一下
        System.out.println(o);
    }

    private static void method1() throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, InstantiationException, IllegalAccessException {
        //        void set(Object obj, Object value)：给obj对象的成员变量赋值为value
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect4.Student");

        //2.获取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Student对象
        Student student = (Student) clazz.newInstance();
        //3.2有了对象才可以给指定对象进行赋值
        field.set(student,"zhangsan");

        System.out.println(student);
    }
}

反射获取成员方法并使用

Class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

示例代码

public class Student {

    //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";
    }
}
public class ReflectDemo1 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
        //method1();
        //method2();
        //method3();
        //method4();
        //method5();
    }

    private static void method5() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
        //        Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)：
        //                                返回单个成员方法对象
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect5.Student");
        //2.获取一个成员方法show
        Method method = clazz.getDeclaredMethod("show");
        //3.打印一下
        System.out.println(method);
    }

    private static void method4() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect5.Student");
        //2.获取一个有形参的方法function2
        Method method = clazz.getMethod("function2", String.class);
        //3.打印一下
        System.out.println(method);
    }

    private static void method3() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
        //        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.itheima.myreflect5.Student");
        //2.获取成员方法function1
        Method method1 = clazz.getMethod("function1");
        //3.打印一下
        System.out.println(method1);
    }

    private static void method2() throws ClassNotFoundException {
        //        Method[] getDeclaredMethods()：
        //                                返回所有成员方法对象的数组，不包括继承的
        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect5.Student");

        //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 {
        //        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.itheima.myreflect5.Student");
        //2.获取成员方法对象
        Method[] methods = clazz.getMethods();
        //3.遍历
        for (Method method : methods) {
            System.out.println(method);
        }
    }
}

Method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)
示例代码

public class ReflectDemo2 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InstantiationException, InvocationTargetException {
        //        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）

        //1.获取class对象
        Class clazz = Class.forName("com.itheima.myreflect5.Student");
        //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
        Student student = (Student) clazz.newInstance();
        //3.2运行方法
        Object result = method.invoke(student, "zhangsan");
        //4.打印一下返回值
        System.out.println(result);
    }
}

案例 :

需求 : 请向一个泛型为 Integer 的集合, 添加一个 String 字符串

- 思路 : Java 中的泛型是假的, 只在编译的时候有效

package com.itheima.test;

import java.lang.reflect.Method;
import java.util.ArrayList;

public class ReflectTest4 {
    /*
        需求: 请向一个泛型为 Integer 的集合,  添加一个 String 字符串

               普及: Java中的泛型是假的, 只在编译期间有效, 运行的时候, 就没有泛型了.

                        运行的时候: 肯定过了编译阶段, 肯定有字节码对象.

               结论 : Java中的泛型, 到运行期间, 就会被擦除掉.
     */
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();

        Class listClass = list.getClass();

        // 集合中, add方法的, 成员方法对象
        Method addMethod = listClass.getMethod("add", Object.class);

        // 调用成员方法
        addMethod.invoke(list, "abc");

        System.out.println(list);

    }
}

反射的使用场景 :

用于制作框架
问题 : 框架是什么 ?

- 简单理解 : 半成品软件，它需要我，我也需要它

3、方法引用

介绍 :

方法引用是 JDK8 开始出现的, 主要的作用, 是对Lambda表达式进行进一步的简化

格式 :

方法引用使用一对冒号 ::

方法引用通过方法的名字来指向一个方法。

方法引用可以使语言的构造更紧凑简洁，减少冗余代码。

引用前 :

public class A {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        Collections.addAll(list,"a","b","c","d");

        list.forEach(s -> System.out.println(s));
    }
}

引用后 :

public class A {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        Collections.addAll(list, "a", "b", "c", "d");

        list.forEach(System.out::println);
    }
}

咋回事 ??? !!!

引用静态方法 :

public class A {
    /*
        所谓方法引用, 其实就是方法的调用
        
        之前: A.method();
        现在: A::method();
        
        就是一个格式的转变而已
        
        ------------------------------------------
        
        参数呢?
        
        根据可推导, 可省略原则, 参数只有一个 s
        
        method方法, 也恰好只要一个 s
        
        那方法调用起来, 这一个参数, 只可能进入 method 方法中.
    */
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        Collections.addAll(list, "a", "b", "c", "d");

        list.forEach(s -> A.method(s));
        list.forEach(A::method);
    }

    public static void method(String s) {
        System.out.println(s.toUpperCase());
    }
}

引用普通成员方法 :

1. 创建对象
2. 对象名::方法名

public class A {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        Collections.addAll(list, "a", "b", "c", "d");

        list.forEach(s -> System.out.println(s));

        A a = new A();

        list.forEach(a::method);

    }

    public void method(String s) {
        System.out.println(s.toUpperCase());
    }
}

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THE END