Class对象和Java反射机制

发表于:2016-8-24 11:39

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 作者:aristark    来源:51Testing软件测试网采编

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java
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  一、前言
  很多书上都说,在java的世界里,一切皆对象。其实从某种意义上说,在java中有两种对象:实例对象和Class对象。实例对象就是我们平常定义的一个类的实例:
  /**
  * Created by aristark on 3/28/16.
  */
  public class Person {
  }
  然后利用new关键字:
  public class Person {
  public static void main(String[] args){
  Person p = new Person();
  }
  }
  而Class对象是没办法用new关键字得到的,因为它是jvm生成用来保存对应类的信息的,换句话说,当我们定义好一个类文件并编译成.class字节码后,编译器同时为我们创建了一个Class对象并将它保存.class文件中。我不知道这样描述是否妥当,因为我也见过某些书上直接把.class文件称之为Class对象。同时在jvm内部有一个类加载机制,即在需要的时候(懒加载)将.class文件和对应的Class对象加载到内存中。总之要有这样一个意识,Person.java文件编译成Person.class的同时也会产生一个对应的Class对象。
  二、Class对象的获得
  上面说了,Class对象是jvm用来保存对象实例对象的相关信息的,除此之外,我们完全可以把Class对象看成一般的实例对象,事实上所有的Class对象都是类Class的实例。得到一个实例对象对应的Class对象有以下三种方式:
  1.通过实例变量的getClass()方法:
  Dog dog = new Dog();
  Class d = dog.getClass();
  2.通过类Class的静态方法forName():
  try {
  Class dog1 = Class.forName("Dog");
  } catch (ClassNotFoundException e) {
  e.printStackTrace();
  }
  3.直接给出对象类文件的.class:
  Class dog2 = Dog.class;
  三、Class对象的使用和反射
  JAVA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一个方法和属性;这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为java语言的反射机制。
  简而言之,我们可以从.class逆向到.java(反编译),我们可以通过反射机制来访问一个类java对象的属性,方法,甚至我们可以轻易改变一个私有成员,看代码,我们先来定义一个Cat类:
  class Cat{
  public static int count;
  public int age;
  private String name;
  static {
  count = 0;
  }
  public Cat(){
  age = count++;
  System.out.println("this is class Cat!");
  }
  public void run(){
  }
  private void ruff(){}
  }
  注意到我们的类中包含静态成员,私有变量,静态初始化以及私有方法。这里在提一下所谓的懒加载:当Cat.java编译成Cat.class文件后并不会立即被加载到内存,而是在它的的静态成员第一次被访问时才被加载(这么看来,Cat的默认构造方法也是静态的!)
  Class c = Cat.class;
  Field[] fields = c.getDeclaredFields();
  for (Field field : fields){
  System.out.println(field);
  }
  结果如下:
  public static int Cat.count
  public int Cat.age
  private java.lang.String Cat.name
  可以看到我们轻而易举的得到了Cat类的字段信息,再来:
  Method[] methods = c.getDeclaredMethods();
  for (Method method : methods){
  System.out.println(method);
  }
  结果如下 :
  public void Cat.run()
  private void Cat.ruff()
  好玩吧,我们竟然可以在运行时得到类的信息。同时我们发现Cat类中的静态初始化代码段并没有执行。接下来我们通过Class对象来获得对应的实例对象:
  try {
  Cat cat = (Cat) c.newInstance();
  } catch (InstantiationException e) {
  e.printStackTrace();
  } catch (IllegalAccessException e) {
  e.printStackTrace();
  }
  这时候静态代码块执行了:
  this is class Cat!
  接下来我们做一件神奇的事情:
  try {
  Class catClass = Class.forName("Cat");
  Field name = catClass.getDeclaredField("name");
  name.setAccessible(true);
  Cat cat2 = (Cat) catClass.newInstance();
  name.set(cat2,"Aristark");
  System.out.println(cat2.getName());
  } catch (ClassNotFoundException e) {
  e.printStackTrace();
  } catch (IllegalAccessException e) {
  e.printStackTrace();
  } catch (InstantiationException e) {
  e.printStackTrace();
  } catch (NoSuchFieldException e) {
  e.printStackTrace();
  }
  这次我们使用Class.forname()来获取Class对象,它的作用是让jvm查找并加载指定的类,也就是说Cat类的静态代码块会被执行。其次值得注意的是,我们通过Class的几个方法访问了原本不可以被访问的name属性:
  this is class Cat!
  Aristark
  从这个意义上来说,反射机制并不符合OOP的思想,所以我们仅在必要的时候使用这个特性就行了。
  四、后记
  理解好Class对象不仅能让我们更好的认识一切皆对象这个观点,对之后学习泛型,类型擦除都是很有帮助的,而对于java反射机制我们只需在适当的场合利用它即可。:)关于这两个知识的深入学习稍后我会贴出一些有借鉴意义的文章,大家要关注哦~
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