目錄
一、類加載過程
1.裝載階段
1.1執行過程
1.2.類加載器
1.3.雙親委派模型
1.4 類加載時機
2. 連結階段
2.1驗證階段
2.2準備階段
2.3解析階段
3. 初始化階段
二、反射
1.定義
2.用途
3.步驟
4.代碼實作
一、類加載過程
1.裝載階段
1.1執行過程
以Main.java為例
package com.company;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
String str1 = "123";
int a = 10;
}
}
其中定義了兩個變量，首先利用javac Main.java進行編譯生成Main.class檔案
然後利用javap -verbose指令檢視反彙編
其中首先由一個4位元組大小的魔數來辨別檔案類型。
上圖中的minor version為次版本号，major version表示主版本号，分别占用2位元組。
Constant pool為常量池，其大小不固定，由定義的變量來決定。
1.2.類加載器
Main類經過javac編譯後，生成.class檔案儲存下來，然後經過類加載器加載類至記憶體，生成java.lang.Class類的執行個體,這個執行個體就是程式通路這個類的入口，通過這個class執行個體的newInstance方法即可得到這個類的執行個體對象。
JVM中的類的加載器主要有三種:啟動類加載器，拓展類加載器，應用類加載器。
- 啟動類加載器(Bootstrap classLoader):又稱為引導類（啟動類）加載器，由C++編寫，無法通過程式得到。主要負責加載JAVA中的一些核心類庫，主要是位于<JAVA_HOME>/lib/rt.jar中。
- 拓展類加載器(Extension classLoader):主要加載JAVA中的一些拓展類，位于<JAVA_HOME>/lib/ext中,是啟動類加載器的子類。
- 應用類加載器(System classLoader): 又稱為系統類（應用類）加載器,主要用于加載CLASSPATH路徑下我們自己寫的類，是拓展類加載器的子類。
如果生成的class檔案不在這三個類加載器路徑下，它首先會由子加載器依次往父加載器去找，最後找不到就會報錯ClassNotFoundException，加載失敗。
如果在這些路徑下，通過Class.forName("com.company.Main")，通過全路徑加載進來。然後用Student.class.getClassLoader()得到它的類加載器，得到的是AppClassLoader(即系統類加載器),如果用Student.class.getClassLoader().getParent()得到的是它的父加載器ExtClassLoader（即拓展類加載器）,然後用Student.class.getClassLoader().getParent().getParent()得到将會是Null，因為啟動類加載器是用C++寫的，無法通過程式直接得到。
例如：
class TestClass{
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
TestClass testClass = new TestClass();
System.out.println(testClass.getClass().getClassLoader());
System.out.println(testClass.getClass().getClassLoader().getParent());
String s = new String();
System.out.println(s.getClass().getClassLoader());
}
}
輸出：
TestClass為自己定義的類，使用應用加載器加載，它的父類就是擴充加載器，String類使用的Bootstrap加載器，它由c++實作，是以得到的隻能是null。
從子類到父類流程是：從子類到父類查找之前是否加載過這個類，如果加載過，就傳回目前類的Class對象，若沒有加載過，委托給父類加載器，查找是否加載過。
若都沒有加載過目前類，從啟動類開始嘗試加載（有沒有在加載路徑下），若加載失敗就委托給子類加載器進行加載。
1.3.雙親委派模型
這幾種類加載器的層次關系，稱為類加載器的雙親委派模型。該模型要求除了頂層的啟動類加載器外，其它的類加載器都要有自己的父類加載器。簡單描述其過程：
如果一個類加載器收到了類加載的請求，它首先不會自己去嘗試加載這個類，而是把這個請求委派給父類加載器去完成，每一個層次的類加載器都是如此。是以所有的加載請求最終都應該傳送到頂層的啟動類加載器中，隻有當父加載器回報自己無法完成這個加載請求（它的搜尋範圍中沒有找到所需的類）時，子加載器才會嘗試自己去加載。
其優點：
(1).避免類的重複加載
如需要定義一個 System 的 Class 對象，并且隻需要一份，如果不使用委托機制，而是自己加載自己的，那麼類 A 列印的時候就會加載一份 System 位元組碼，類 B 列印的時候又會加載一份 System 位元組碼。而使用委托機制就可以有效的避免這個問題。
(2).安全性
如果在String類中嵌套了病毒，若沒有用該模型直接加載的話，病毒就會攻擊jvm，造成破壞，是以像String這種系統類都是由Bootstrap加載器去加載的，保證了其安全性。
1.4 類加載時機
- new對象時
- 調用靜态變量/方法（在反彙編中，invokestatic指令專門用于調用靜态方法變量的，invokespecial指令用于調用構造方法的，invokevirtual指令用于調用執行個體方法變量的）
- 擷取目前類的Class對象
2. 連結階段
2.1驗證階段
該階段的任務是為了保證Class檔案的位元組流中包含的資訊符合目前虛拟機要求，如魔數，jdk版本号，各種資料驗證等，并且不會危害虛拟機自身的安全。
2.2準備階段
為類變量配置設定記憶體并設定類變量（靜态變量）初始值（靜态變量的預設值）的階段，這些變量所使用的記憶體都将在方法區中進行配置設定。
private static int a = 10;
2.3解析階段
将符号引用解析為直接引用的過程。
例如：
class test{
String str = "a";
}
str内容對應的位址被儲存在磁盤上，通過磁盤上的位址去通路該内容就是符号引用，而通過堆去通路就是直接引用，解析的作用就是進行二者的轉換。
3. 初始化階段
給靜态變量進行指派操作。
二、反射
1.定義
Java的反射機制是在運作狀态中，對于任意一個類，都能夠知道這個類的所有屬性和方法；對于任意一個對象，都能夠調用它的任意方法和屬性；這種動态擷取資訊以及動态調用對象方法的功能稱為java語言的反射機制。
2.用途
在日常的第三方應用開發過程中，經常會遇到某個類的某個成員變量、方法或是屬性是私有的或是隻對系統應用開放，這時候就可以利用Java的反射機制通過反射來擷取所需的私有成員或是方法。當然，也不是所有的都适合反射，有的案例通過反射得到的結果與預期不符。閱讀源碼發現，經過層層調用後在最終傳回結果的地方對應用的權限進行了校驗，對于沒有權限的應用傳回值是沒有意義的預設值，否則傳回實際值起到保護使用者的隐私目的，是以如果源碼中明确進行了權限驗證，而你的應用又無法獲得這個權限的話，建議就不要浪費時間反射了。
3.步驟
①擷取Class對象
- Class c = People.class;
- Class c = Class.forName("People");
- People p = new People(); Class c = p.getClass();
②擷取目前類的構造函數
Constructor con = c.getConstructor();
③通過new對象進行構造函數生成
4.代碼實作
①無參方法反射：
package com.company;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Method;
class people{
private people(){
System.out.println("構造函數");
}
public void eat(){
System.out.println("eating");
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
//擷取目前類的Class對象
Class<people> peopleClass = people.class;
try {
//擷取無參構造函數，getDeclaredConstructor在private，public，protected中查找，getConstructor在public方法中查找
Constructor constructor = peopleClass.getDeclaredConstructor();
//設定為可通路權限
constructor.setAccessible(true);
//根據無參構造函數new對象
Object object = constructor.newInstance();
//根據對象用用函數
//1.擷取哪個方法
Method method = peopleClass.getMethod("eat");
//2.根據對象object調用方法
method.invoke(object);
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
}
}
其中：getDeclaredConstructor在private，public，protected中查找，getConstructor在public方法中查找，私有的構造方法用getConstructor去調用會報錯，并且要給constuctor對象設定通路權限。
②屬性修改反射
package com.company;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
class people{
private String name;
private people(){
System.out.println("構造函數");
}
public void eat(){
System.out.println("eating");
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
//擷取目前類的Class對象
Class<people> peopleClass = people.class;
try {
//擷取無參構造函數，getDeclaredConstructor在private，public，protected中查找，getConstructor在public方法中查找
Constructor constructor = peopleClass.getDeclaredConstructor();
//設定為可通路權限
constructor.setAccessible(true);
//根據無參構造函數new對象
Object object = constructor.newInstance();
//根據對象用用函數
//1.擷取哪個屬性
Field field = peopleClass.getDeclaredField("name");
//2.進行修改
field.setAccessible(true);
field.set(object,"tom");
System.out.println(field.get(object));
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
}
}
③有參方法
package com.company;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
class people{
private String name;
private people(String name){
this.name = name;
}
private void eat(Integer a){
System.out.println(a+"個人在eating");
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
//擷取目前類的Class對象
Class<people> peopleClass = people.class;
try {
//擷取無參構造函數，getDeclaredConstructor在private，public，protected中查找，getConstructor在public方法中查找
Constructor constructor = peopleClass.getDeclaredConstructor(String.class);
//設定為可通路權限
constructor.setAccessible(true);
//根據無參構造函數new對象
Object object = constructor.newInstance("jack");
//根據對象用用函數
Method method = peopleClass.getDeclaredMethod("eat",Integer.class);
method.setAccessible(true);
method.invoke(object,10);
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
}
}