学习廖雪峰的JAVA教程---反射(名叫Class的类、动态加载)

除了int等基本类型外，Java的其他类型全部都是class（包括interface）。例如：

• String
• Object
• Runnable
• Exception
• ...

仔细思考，我们可以得出结论：class（包括interface）的本质是数据类型（Type）。无继承关系的数据类型无法赋值：

Number n = new Double(123.456); // OK
String s = new Double(123.456); // compile error!

而class是由JVM在执行过程中动态加载的。JVM在第一次读取到一种class类型时，将其加载进内存。

每加载一种class，JVM就为其创建一个Class类型的实例，并关联起来。注意：这里的Class类型是一个名叫Class的class。它长这样：

public final class Class {
 private Class() {}
}//这样定义的类是无法new的 ，JVM能为这个Class创建实例说明它的特权

以String类为例，当JVM加载String类时，它首先读取String.class文件到内存，然后，为String类创建一个Class实例并关联起来：

Class cls = new Class(String);

这个Class实例是JVM内部创建的，如果我们查看JDK源码，可以发现Class类的构造方法是private，只有JVM能创建Class实例，我们自己的Java程序是无法创建Class实例的。

所以，JVM持有的每个Class实例都指向一个数据类型（class或interface）：

Class Instance 
├───────────────────────────┤
│name = "java.lang.String" │完整类名 │──────> String
└───────────────────────────┘
┌───────────────────────────┐
│ Class Instance │ ──────> Random
├───────────────────────────┤
│name = "java.util.Random" │
└───────────────────────────┘
┌───────────────────────────┐
│ Class Instance │ ──────> Runnable
├───────────────────────────┤
│name = "java.lang.Runnable"│
└───────────────────────────┘

一个Class实例包含了该class的所有完整信息：

┌───────────────────────────┐
│ Class Instance │ ──────> String
├───────────────────────────┤
│name = "java.lang.String" │
├───────────────────────────┤
│package = "java.lang" │
├───────────────────────────┤
│super = "java.lang.Object" │
├───────────────────────────┤
│interface = CharSequence...│
├───────────────────────────┤
│field = value[],hash,... │
├───────────────────────────┤
│method = indexOf()... │
└───────────────────────────┘

由于JVM为每个加载的class创建了对应的Class实例，并在实例中保存了该class的所有信息，包括类名、包名、父类、实现的接口、所有方法、字段等，因此，如果获取了某个Class实例，我们就可以通过这个Class实例获取到该实例对应的class的所有信息。

这种通过Class实例获取class信息的方法称为反射（Reflection）。

如何获取一个class的Class实例？有三个方法：

方法一：直接通过一个class的静态变量class获取：

Class cls = String.class;

方法二：如果我们有一个实例变量，可以通过该实例变量提供的getClass()方法获取：

String s = "Hello";
Class cls = s.getClass();

方法三：如果知道一个class的完整类名，可以通过静态方法Class.forName()获取：

Class cls = Class.forName("java.lang.String");

因为Class实例在JVM中是唯一的，所以，上述方法获取的Class实例是同一个实例。可以用==比较两个Class实例：

Class cls1 = String.class;
String s = "Hello";
Class cls2 = s.getClass();
boolean sameClass = cls1 == cls2; // true

注意一下Class实例比较和instanceof的差别：

Integer n = new Integer(123);
boolean b3 = n instanceof Integer; // true
boolean b4 = n instanceof Number; // true
boolean b1 = n.getClass() == Integer.class; // true
boolean b2 = n.getClass() == Number.class; // false

用instanceof不但匹配当前类型，还匹配当前类型的子类。而用==判断class实例可以精确地判断数据类型（就是说==可以判断比较的双方是否是同一个Class类型的实例，），但不能作子类型比较。

因为反射的目的是为了获得某个实例的信息。因此，当我们拿到某个Object实例时，我们可以通过反射获取该Object的class信息：

void printObjectInfo(Object obj) {
 Class cls = obj.getClass();
}

要从Class实例获取获取的基本信息，参考下面的代码：

// reflection
public class Main {
 public static void main(String[] args) {
 printClassInfo("".getClass());
 printClassInfo(Runnable.class);
 printClassInfo(java.time.Month.class);
 printClassInfo(String[].class);
 printClassInfo(int.class);
 }
 static void printClassInfo(Class cls) {
 System.out.println("Class name: " + cls.getName());
 System.out.println("Simple name: " + cls.getSimpleName());
 if (cls.getPackage() != null) {
 System.out.println("Package name: " + cls.getPackage().getName());
 }
 System.out.println("is interface: " + cls.isInterface());
 System.out.println("is enum: " + cls.isEnum());
 System.out.println("is array: " + cls.isArray());
 System.out.println("is primitive: " + cls.isPrimitive());
 }
}

注意到数组（例如String[]）也是一种Class，而且不同于String.class，它的类名是[Ljava.lang.String。此外，JVM为每一种基本类型如int也创建了Class，通过int.class访问。

如果获取到了一个Class实例，我们就可以通过该Class实例来创建对应类型的实例：

// 获取String的Class实例:
Class cls = String.class;
// 创建一个String实例:
String s = (String) cls.newInstance();

上述代码相当于new String()。通过Class.newInstance()可以创建类实例，它的局限是：只能调用public的无参数构造方法。带参数的构造方法，或者非public的构造方法都无法通过Class.newInstance()被调用。

JVM在执行Java程序的时候，并不是一次性把所有用到的class全部加载到内存，而是第一次需要用到class时才加载。例如：

// Main.java
public class Main {
 public static void main(String[] args) {
 if (args.length > 0) {
 create(args[0]);
 }
 }
 static void create(String name) {
 Person p = new Person(name);
 }
}

当执行Main.java时，由于用到了Main，因此，JVM首先会把Main.class加载到内存。然而，并不会加载Person.class，除非程序执行到create()方法，JVM发现需要加载Person类时，才会首次加载Person.class。如果没有执行create()方法，那么Person.class根本就不会被加载。

这就是JVM动态加载class的特性。

动态加载class的特性对于Java程序非常重要。利用JVM动态加载class的特性，我们才能在运行期根据条件加载不同的实现类。例如，Commons Logging总是优先使用Log4j，只有当Log4j不存在时，才使用JDK的logging。利用JVM动态加载特性，大致的实现代码如下：

// Commons Logging优先使用Log4j:
LogFactory factory = null;
if (isClassPresent("org.apache.logging.log4j.Logger")) {
 factory = createLog4j();
} else {
 factory = createJdkLog();
}
boolean isClassPresent(String name) {
 try {
 Class.forName(name);
 return true;
 } catch (Exception e) {
 return false;
 }
}

这就是为什么我们只需要把Log4j的jar包放到classpath中，Commons Logging就会自动使用Log4j的原因。

小结

JVM为每个加载的class及interface创建了对应的Class实例来保存class及interface的所有信息；

获取一个class对应的Class实例后，就可以获取该class的所有信息；

通过Class实例获取class信息的方法称为反射（Reflection）；

JVM总是动态加载class，可以在运行期根据条件来控制加载class（节省内存？）。

【关键：

1. JVM持有的每个Class实例都指向一个数据类型（class或interface）
2. 这种通过Class实例获取class信息的方法称为反射（Reflection）

void printObjectInfo(Object obj) {
 Class cls = obj.getClass();
}

1. 注意到数组（例如String[]）也是一种Class，而且不同于String.class，它的类名是[Ljava.lang.String
2. JVM在执行Java程序的时候，并不是一次性把所有用到的class全部加载到内存，而是第一次需要用到class时才加载
3. 动态加载class的特性对于Java程序非常重要。利用JVM动态加载class的特性，我们才能在运行期根据条件加载不同的实现类。

】