Class对象和Java反射机制

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~


我的微信号是aristark,欢迎交流指正!



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