Class对象的创建与使用

Posted 2020-10-02 回忆成长

类与Class对象

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类是程序的一部分，每个类都有一个Class对象，即每当编写并且编译一个新类的时候就会产生一个Class对象。当程序创建第一个对类的静态成员的引用的时候，会将该类动态加载到JVM中，这个说明了类的构造起器也是一个静态方法，即使在构造器之前并没有使用static关键字。所以java程序在运行之前并没有被完全加载，各个类只在需要的时候才将该类的Class对象载入内存，该Class对象被用来创建这个类的所有对象。通过下面的代码可以证明以上内容：

class Demo1 {
    static int i;
    static {
        System.out.println("loading Demo1");
    }
}
class Demo2 {
    static {
        System.out.println("loading Demo2");
    }
}
class Demo3 {
    static {
        System.out.println("loading Demo3");
    }
}
class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int i = Demo1.i;
        try {
            Class.forName("Demo2");
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            System.out.println("couldn‘t find Demo2");
        }
        new Demo3();
    }
    /* output
     * loading Demo1
     * loading Demo2
     * loading Demo3
     */
}

其中static{}是静态块，在类被加载的时候会执行，第一个输出是我们是用Demo1中的静态成员i而加载了Demo1类，而第二个输出我们调用了Class类的一个静态方法forName，参数是一个类的名称，返回的是该类名的类的Class对象，该方法还有一个作用就是若该类未被加载则加载它，最后使用了new关键字创建对象即调用了类的构造器，也对类进行了加载输出了第三行

Class对象的创建

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若我们想要在运行的时候获取某个类的类型信息，就必须先获得该类的Class对象。得到Class对象的方法主要有三种

• Class.forName：Class类的一个静态方法，传入类的全名
• 对象.getClass：根类Object的方法，返回该对象的类的Class对象
• 类名.class：这种方法又称为类字面常量，该方法不仅简单，而且更安全，因为可以在编译时就会受到检查

  class Demo1 {
      static final int i1 = 47;
      static final int i2 = (int)(Math.random() * 10000);
      static {
          System.out.println("loading Demo1");
      }
  }
  class TestDemo {
      public static void main(String[] args) {
          Class<Demo1> demo1Class = Demo1.class;
          System.out.println("after Demo1.class");
          int i = Demo1.i1;
          System.out.println("after Demo1.i1");
          i = Demo1.i2;
          System.out.println("after Demo1.i2");
      }
      /* output
       * after Demo1.class
       * after Demo1.i1
       * loading Demo1
       * after Demo1.i2
       */
  }

  从以上的代码中你会发现，通过使用类名.class的方法并没有对类进行加载，因为通过这种方法创建Class对象不会自动地初始化该Class对象。当我们使用某个类的时候实际上可以分为三个步骤：1）加载，这是由类加载器执行的，即通过查找到的字节码创建一个Class对象。2）链接，验证类中的字节码，为静态域分配存储空间，解析对其它类的引用。3）初始化，若该类有父类，则对其初始化，执行静态初始化器和静态块。从这三个步骤中看出只有对Class对象进行初始化才执行静态块。接着我们又调用了Demo1的i1也为执行静态块，因为被static final修饰的是一个编译期常量，当我们读取这个值的时候并不需要的类进行初始化，但并不是说访问的域被static final修饰时就不会对类进行初始化，从调用i2就可以看出，因为i2的值不是一个编译器的常量。

Class对象的使用

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Class对象中提供了大量的方法来让我们获取类中的属性与方法，而且我们也可以通过Class对象来创建类的实例与修改属性值和执行方法，以下为Class对象中比较常用的方法：

• getFields：获取public修饰的所有属性，返回一个Field数组（包括父类的）
• getDeclaredFields：获取所有属性，返回一个Field数组
• getField：传入一个参数（属性名），获取单个属性，返回一个Field对象，只能获取public修饰的
• getDeclaredField：传入一个参数（属性名），获取单个属性，返回一个Field对象

  public class Demo {
      public int field1;
      private String field2;
      public void method1(Integer arg0) {
          System.out.println("执行method1");
      }
      private String method1() { return null;}
  }
  class TestDemo {
      public static void main(String[] args) throws Exception {
          Class<Demo> demoClass = Demo.class;
          Field[] fields1 = demoClass.getFields();
          Field[] fields2 = demoClass.getDeclaredFields();
          System.out.println(Arrays.toString(fields1));
          System.out.println(Arrays.toString(fields2));
          Field field1 = demoClass.getField("field1");
          // Field field2 = demoClass.getField("field2"); // 运行时抛异常
          Field field3 = demoClass.getDeclaredField("field2");
          System.out.println(field1);
          System.out.println(field3);
      }
      /* output
       * [public int Demo.field1]
       * [public int Demo.field1, private java.lang.String Demo.field2]
       * public int Demo.field1
       * private java.lang.String Demo.field2
       */
  }

• getMethods：获取所有的public修饰的方法，包括父类的，返回Method数组
• getDeclaredMethods：获取所有的返回，不包括父类，返回Method数组
• getMethod：传入一个参数（方法名），返回一个Method对象，只能获取到public修饰的
• getDeclared：传入一个参数（方法名），返回一个Method对象

  class TestDemo {
      public static void main(String[] args) throws Exception {
          Class<Demo> demoClass = Demo.class; //上段代码的Demo类
          Method[] methods1 = demoClass.getMethods();
          Method[] methods2 = demoClass.getDeclaredMethods();
          System.out.println(Arrays.toString(methods1));
          System.out.println(Arrays.toString(methods2));
          Method method1 = demoClass.getMethod("method1", new Class[]{Integer.class});
  //        Method method2 = demoClass.getMethod("method2");
          Method method3 = demoClass.getDeclaredMethod("method2");
          System.out.println(method1);
          System.out.println(method3);
      }
      /**
       * [public void Demo.method1(java.lang.Integer), public final void java.lang.Object.wait() throws java.lang.InterruptedException,...
       * [public void Demo.method1(java.lang.Integer), private java.lang.String Demo.method2()]
       * public void Demo.method1(java.lang.Integer)
       * private java.lang.String Demo.method2()
       */
  }

• newInstance：创建该类型的一个实例

  class TestDemo {
      public static void main(String[] args) throws Exception {
          Class<Demo> demoClass = Demo.class;
          Demo demo = demoClass.newInstance();
          Field field2 = demoClass.getDeclaredField("field2");
          field2.setAccessible(true);
          field2.set(demo, "setField2");
          System.out.println(field2.get(demo));
          Method method1 = demoClass.getMethod("method1", Integer.class);
          method1.invoke(demo, new Object[]{11});
      }
      /**
       * setField2
       * 执行method1
       */
  }

  以上代码中可以看出创建类的一个实例并不只能通过new关键字来创建，而且上述还使用了Field对象的方法，可以获取一个实例中的属性值。而且你会发现通过Field对象的方法甚至可以改变一个实例的私有的属性值。若想改变私有属性值必须调用setAccessible方法并传入true（默认为false）。后面又使用了Method对象的方法，可以执行实例的方法，传入参数分别为实例与方法的参数数组，若调用Method的setAccessible方法并传入true，可以执行实例的私有方法。到这你可能会想有没有什么办法可以阻止我们通过反射（即Field和Method方法）调用那些私有的属性，可以试着将该属性值放在一个私有内部类中或则放在匿名类中，最后将会发现这都不法阻止反射的调用。但我们可以通过将一个属性用final来修饰，即使可以执行修改操作但并不会真正的改变属性值。