类的加载和反射

1. 类的加载、连接和初始
a) 类的加载
i. 当程序主动使用某个类的时候，如果该类还未被加载到内存，系统会通过加载、连接、初始化三个步骤来对该类进行初始化。
ii. 类加载指将类的class文件读入内存，并为之建立一个java.lang.Class对象，也就是说当程序中使用任何类时，系统都会为其创建一个java.lang.Class 对象。
iii. 类的加载是由类加载器完成的，类加载器通常由JVM提供，JVM提供的这些类加载器通常被称为系统类加载器，开发者可以通过继承ClassLoader来创建自己的类加载器。
iv. JVM规范允许预先加载类。
b) 类的连接
i. 当类被加载之后，系统为之生成一个对应的Class对象，接着会进入连接阶段，类连接可分为三个阶段：
ii. 验证：检验被加载的类是否有正确的内部结构，并和其他类协调一致。
iii. 准备：为类的静态属性分配内存，并设置默认初值
iv. 解析：将类的二进制数据中的符号引用替换成直接引用。
c) 类的初始化
i. 在类的初始化阶段，虚拟机负责对类进行初始化，主要就是对静态属性赋值，既可以采用显示字段初始化，也可以在静态初始化块中进行初始化。
ii. 显示字段初始化和静态初始化块都被当成类的初始化语句，JVM会按照这些语句在程序中的排列顺序依次执行。
iii. JVM初始化一个类包含如下几个步骤：
1. 假如这个类还没有被加载和连接，程序先加载并连接该类。
2. 如果该类的直接父类还没有初始化，则先初始化其直接父类。
3. 假如该类有初始化语句，则系统依次执行这些初始化语句。
iv.
d) 类初始化的时机
i. 创建类的实例。包括使用new来创建实例，通过反射来创建实例，通过反序列化来创建实例。
ii. 调用类的静态方法
iii. 访问类或接口的静态属性，或者为静态属性赋值
iv. 通过反射方式来强制创建某个类或接口的java.lang.Class对象，例如Class.forName(“Perosn”)
v. 初始化某个类的子类，当初始化某个类时，该类的所有父类都会被初始化。
vi. 直接使用java.exe去执行某个类。
vii. 对于final型的静态属性，如果该属性在编译时就得到属性值，则可认为该属性可被当成编译时常量。当程序使用编译时常量时，不会执行类的初始化。程序中所有使用编译常量的地方，会在编译时被直接替换成该常量的值。
viii.
2. 类的加载器
a) 类加载器的功能
i. 类加载器负责将class文件(硬盘、网络……)加载到内存，并为之生成对应的java.lang.Class 对象。
ii. 对应JVM的一次运行，一个类只会被加载一次。
iii. 类加载器的分类:
1. Bootstrap ClassLoader: 根类加载器，也被称为引导类加载器，负责加载Java的核心类。
2. Extension ClassLoader: 扩展类加载器,负责加载jre扩展目录（Java_home/jre/lib/ext）中的文件
3. System ClassLoader: 系统类加载器, 负责在JVM启动时，加载来着命令java中的 –classpath 选项 或者 classpath下的jar包和类。
4. 用户类加载器： 开发者可以实现自己的类加载器，通过继承ClassLoader.
b) 类加载器的父子关系
i. 根类加载器   -- >  扩展类加载器  -- >  系统类加载器  -- >  用户类加载器 。
3. 反射
a) 反射的概念
i. 能够分析类能力的程序被称为反射（reflective）
ii. Java的反射机制是在运行状态中，对于任意一个类，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一个方法，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
iii. 可以提供如下功能：
1. 在运行时判断任意一个对象所属的类
2. 在运行时构造任意一个类的对象
3. 在运行时判断任意一个类具有的实例变量和方法
4. 在运行时调用任意一个对象的方法
5. 生成动态代理
6. 主要借助于4个类： Class  Constructor  Field  Method
b) 获取Class对象
i. 每个类被加载后，系统都会为该类生成一个对应的Class对象，通过该Class对象就可以访问到JVM中的这个类。
ii. 获得Class对象通常有三种方式：
1. 使用Class类的forName()方法，该方法的参数是某个类的全限定名。
2. 调用某个类的class属性来获取该类对应的Class对象。例如String.class
3. 调用某个对象的getClass()方法，该方法是java.lang.Object类中的一个方法，所以所有Java对象都可以调用该方法，该方法将会返回该对象所属类对应的Class对象。
c) 从Class中获取信息
i. Class类提供了大量的方法来获取该Class对象所对应类的详细信息，主要包含如下几类方法：
ii. 用于访问Class对应的类所包含的构造器的方法。
iii. 用于访问Class对应的类所包含方法的方法。
iv. 用于访问Class对应的类所包含的属性（Field）的方法。
v. 用于访问Class对应的类所继承的父类、所实现的接口的方法。
vi. 用于访问Class对应的类基本信息的方法
vii. 通过Class对象可以得到大量Method、 Constructor、Field等对象，这些对象分别代表该类所包含的方法、构造器和属性等，程序可以通过这些对象来执行实际的功能：例如调用方法、创建实例。
4. 使用反射生成并操作对象
a) 创建对象
i. 使用Class对象的newInstance()方法来创建该Class对象对应类的实例，要求改Class对象的对应类具有默认构造器，newInstance()方法实际上是利用默认构造器来创建该类的实例。
ii. 先使用Class对象获取指定的Constructor对象，再调用Constructor对象的newInstance()方法来创建该Class对象对应类的实例。通过这种方式可以选择使用某个类的指定构造器来创建实例。
b) 调用方法
i. 每个Method对象对应一个方法，获得Method对象后，可通过该对象来调用对应的方法。
ii. Object invoke(Object obj, Object… args)
c) 访问属性
i. 通过Class对象的getFields() 或 getField() 方法可以获取该类所包含全部Field或指定Field。
ii. getXxx(Object obj)
iii. setXxx(Object obj, xxx val)
iv. 通过上述方法可以随意访问指定对象的所有属性，包括private访问控制的属性。
d) 操作数组
i. 在java.lang.reflect包下还提供了一个Array类，Array对象可以代表所有的数组，程序可以通过Array来动态创建数组和操作数组元素。