java注解与反射--3

java注解与反射--3

类的加载与ClassLoader

java内存

• 堆
  • 存放new的对象和数组
  • 可以被所有的线程共享，不会存放别的对象引用
• 栈
  • 存放基本变量类型
  • 引用对象的变量
• 方法区
  • 可以被所有线程共享
  • 包含了所有的class和static变量

类的加载过程 1->2->3

1. 类的加载（load）：将类的class文件读入内存，并为之创建一个java.lang.Class对象。此过程由类加载器完成。
2. 类的链接（Link）：将类的二进制数据合并到 JRE中。
3. 类的初始化（Initialize)：JVM负责对类进行初始化。

package com.ssl.demo02;

public class Test05 {
    public static void main(String[] args) {
        A a = new A();
        System.out.println(A.m);
        /*
        A类静态代码块初始化
        A类的无参构造初始化
        100
         */
        /**
         * 1.加载到内存，会产生一个类对应的class对象
         * 2.链接，链接结束后 m = 0
         * 3.初始化
         *      <clinit>(){
         *              System.out.println("A类静态代码块初始化");
         *              m=300;
         *              m=100;
         *      }
         */
    }
}

class A{
    static {
        System.out.println("A类静态代码块初始化");
        m=300;
    }
    static int m = 100;

    public A() {
        System.out.println("A类的无参构造初始化");
    }
}

什么时候发生类的初始化

• 类的主动引用（一定会发生类的初始话）
  • 当虚拟机启动，先初始化main方法所在的类
  • new 一个类的对象
  • 调用类的静态成员(除了final常量)和静态方法
  • 使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用
  • 当初始化一个类，如果其父类没有被初始化，则先会出初始化它的父类
• 类的被动引用（不会发生类的初始化）
  • 当访问一个静态域时，只有真正声明这个域的类才会被初始化。如：当通过子类引用父类的静态变量，不会导致子类初始化。
  • 通过数组定义类引用，不会触发此类的初始化
  • 引用常量不会触发此类的初始化。

package com.ssl.demo02;

//测试类什么时候会初始化
public class Test06 {
    static {
        System.out.println("Main类被加载");
    }
    public static void main(String[] args) throws Exception{

        //1.主动引用
        //Son son = new Son();
        //反射也会产生主动调用
        //Class.forName("com.ssl.demo02.Son");
        /*
            Main类被加载
            父类被加载
            子类被加载
         */

        //不会产生类的引用的方法
        //子类引用父类的静态变量，不会导致子类初始化。
        //System.out.println(Son.b);
        /*
            Main类被加载
            父类被加载
            2
         */

        //通过数组定义类引用，不会触发此类的初始化
        //Son[] array = new Son[5];
        /*
            Main类被加载
         */

        //引用常量不会触发此类的初始化。
        System.out.println(Son.M);
        /*
            Main类被加载
            1
         */
    }
}

class Father{

    static int b = 2;

    static {
        System.out.println("父类被加载");
    }
}

class Son extends Father{

    static {
        System.out.println("子类被加载");
        m=300;
    }

    static int m = 100;

    static final int M = 1;
}

类加载器的作用 ClassLoader

• 类加载的作用:将class文件字节码内容加载到内存中，并将这些静态数据转换成方法区的运行时数据结构，然后在堆中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区中类数据的访问入口。
• 类缓存:标准的JavaSE类加载器可以按要求查找类，但一旦某个类被加载到类加载器中，它将维持加载（缓存)一段时间。不过JVM垃圾回收机制可以回收这些Class对象。

过程：源文件(.java)->java编译器->字节码(.class)->类装载器->字节码校验器->解释器->操作系统平台**

package com.ssl.demo02;

public class Test07 {
    public static void main(String[] args) throws  Exception{

        //获取系统类的加载器
        ClassLoader systemClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
        System.out.println(systemClassLoader);

        //获取系统类加载器的父类加载器-->扩展类加载器
        ClassLoader parent = systemClassLoader.getParent();
        System.out.println(parent);

        //获取扩展类加载器的父类加载器 --> 根加载器(C/C++)
        ClassLoader parent1 = parent.getParent();
        System.out.println(parent1);

        /**
         * sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
         * sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@4554617c
         * null
         */

        //测试当前类是哪个加载器加载的
        ClassLoader aClass = Class.forName("com.ssl.demo02.Test07").getClassLoader();
        System.out.println(aClass);

        //测试JDK内部类是哪个加载器加载的
        aClass = Class.forName("java.lang.Object").getClassLoader();
        System.out.println(aClass);
        /**
         * sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
         * null
         */

        //如何获取系统类加载器可以加载的路径
        System.out.println(System.getProperty("java.class.path"));

        //双亲委派机制，保证安全性。
    }
}

创建运行时类的对象

获取运行时类的完整结构

通过反射获取运行时类的完整结构

Field（字段）、Method、Constructor、Superclass、Interface、Annotation

package com.ssl.demo02;

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;

public class Test08 {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        Class c1 = Class.forName("com.ssl.demo02.User");

        //获得类的名字
        System.out.println(c1.getName());   //获取包名+类名
        System.out.println(c1.getSimpleName());     //获得类名

        //获得类的属性
        Field[] fields = c1.getFields();   //找到公有的方法
        fields = c1.getDeclaredFields();   //找到所有的方法
        for(Field field:fields){
            System.out.println(field);
        }

        //获得指定属性的值
        Field name = c1.getDeclaredField("name");
        System.out.println(name);

        System.out.println("=================================");
        //获得类的方法
        Method[] methods = c1.getMethods();    //获得本类及其父类的全部public方法
        for(Method method:methods){
            System.out.println("正常的"+method);
        }
        methods = c1.getDeclaredMethods();     //获得本类的所有方法
        for(Method method:methods){
            System.out.println("getDeclaredMethods"+method);
        }

        //获得指定方法
        //重载
        Method getname = c1.getMethod("getName",null);
        Method setname = c1.getMethod("setName",String.class);
        System.out.println(getname);
        System.out.println(setname);

        System.out.println("=================================");
        //获得指定的构造器
        Constructor[] constructors = c1.getConstructors();
        for(Constructor constructor:constructors){
            System.out.println(constructor);
        }
        constructors = c1.getDeclaredConstructors();
        for(Constructor constructor:constructors){
            System.out.println("getDeclaredConstructors"+constructor);
        }

        Constructor constructor = c1.getConstructor(String.class, int.class, int.class);
        System.out.println(constructor);
    }
}

小结：

1. 在实际的操作中，取得类的信息的操作代码，并不会经常开发。
2. 一定要熟悉java.lang.reflect包的作用，反射机制。
3. 如何取得属性、方法、构造器的名称，修饰符等。

调用运行时类的指定结构

动态创建对象执行方法

package com.ssl.demo02;

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;

public class Test09 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //获得Class对象
        Class c1 = Class.forName("com.ssl.demo02.User");

        //构造一个对象   和new 一样
        User user = (User) c1.newInstance();  //本质是调用了类的无参构造器
        System.out.println(user);

        //通过构造器创建对象
        Constructor declaredConstructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class, int.class, int.class);
        User ssl = (User)declaredConstructor.newInstance("ssl", 1, 18);
        System.out.println(ssl);

        //通过反射调用普通方法
        User user3 = (User)c1.newInstance();
        //通过反射获取一个方法
        Method setName = c1.getDeclaredMethod("setName", String.class);
        //激活方法（对象、方法值）
        setName.invoke(user3,"kk");
        System.out.println(user3);

        //通过反射操作属性
        User user4 = (User)c1.newInstance();
        //获取属性
        Field name = c1.getDeclaredField("name");
        //不能直接操作私有属性，需要关闭程序的安全检测，默认为false
        //安全权限的开关 setAccessible
        name.setAccessible(true);
        name.set(user4,"ssl2");
        System.out.println(user4);

    }
}

分析性能问题

package com.ssl.demo02;

import java.lang.reflect.Method;

//分析性能问题
public class Test10 {

    //普通方式调用
    public static void test01(){
        User user = new User();
        long startTime = System.currentTimeMillis();

        for (int i = 0; i < 10_0000_0000; i++) {
            user.getName();
        }

        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("普通方法执行10亿次："+(endTime-startTime)+"ms");
    }

    //反射方式调用
    public static void test02()throws Exception{
        User user = new User();
        Class c1 = user.getClass();

        Method getName = c1.getDeclaredMethod("getName", null);

        long startTime = System.currentTimeMillis();

        for (int i = 0; i < 10_0000_0000; i++) {
            getName.invoke(user,null);
        }

        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("反射方式执行10亿次："+(endTime-startTime)+"ms");
    }

    //反射方式调用 关闭检测
    public static void test03()throws Exception{
        User user = new User();
        Class c1 = user.getClass();

        Method getName = c1.getDeclaredMethod("getName", null);
        getName.setAccessible(true);

        long startTime = System.currentTimeMillis();

        for (int i = 0; i < 10_0000_0000; i++) {
            getName.invoke(user,null);
        }

        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("setAccessible执行10亿次："+(endTime-startTime)+"ms");
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception{
        test01();
        test02();
        test03();
        /**
         * 普通方法执行10亿次：3ms
         * 反射方式执行10亿次：1736ms
         * setAccessible执行10亿次：954ms
         */
    }

}

反射操作泛型

• Java采用泛型擦除的机制来引入泛型,Java中的泛型仅仅是给编译器javac使用的,确保数据的安全性和免去强制类型转换问题﹐但是，一旦编译完成﹐所有和泛型有关的类型全部擦除
• 为了通过反射操作这些类型，Java新增了ParameterizedType , GenericArrayType ,TypeVariable和WildcardType几种类型来代表不能被归一到Class类中的类型但是又和原始类型齐名的类型.
  • ParameterizedType ：表示一种参数化类型，比如Collection
  • GenericArrayType :表示一种元素类型是参数化类型或者类型变量的数组类型
  • TypeVariable：是各种类型变量的公共父接口
  • WildcardType：代表一种通配符类型表达式

package com.ssl.demo02;

import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.ParameterizedType;
import java.lang.reflect.Type;
import java.util.List;
import java.util.Map;

//通过反射获取泛型
public class Test11 {

    public void test01(Map<String,User> map, List<User> list){
        System.out.println("test01");
    }

    public Map<String,User> test02(){
        System.out.println("test02");
        return null;
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception{
        Method method = Test11.class.getMethod("test01", Map.class, List.class);

        Type[] genericParameterTypes = method.getGenericParameterTypes();
        for(Type genericParameterType:genericParameterTypes ){
            System.out.println("#"+genericParameterType);
            if(genericParameterType instanceof ParameterizedType){
                Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) genericParameterType).getActualTypeArguments();
                System.out.println(actualTypeArguments);
            }
        }

        //返回值类型
        method = Test11.class.getMethod("test02", null);
        Type genericReturnType = method.getGenericReturnType();
        if(genericReturnType instanceof ParameterizedType){
            Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) genericReturnType).getActualTypeArguments();
            for(Type actualTypeArgument:actualTypeArguments){
                System.out.println(actualTypeArgument);
            }
        }
    }
}

获取注解信息

• getAnnotations
• getAnnotation

练习：ORM

ORM:Object relationship Mapping --> 对象关系映射

• 类和表结构对应
• 属性和字段对应
• 对象和记录对应

利用注解和反射完成类和表结构的映射关系。

package com.ssl.demo02;

import java.lang.annotation.*;
import java.lang.reflect.Field;

//练习反射注解
public class Test12 {
    public static void main(String[] args)throws Exception{

        Class c1 = Class.forName("com.ssl.demo02.Student2");

        //通过反射获得注解
        Annotation[] annotations = c1.getAnnotations();
        for(Annotation annotation:annotations){
            System.out.println(annotation);
        }

        //获得注解的value的值
        Table1 table1 = (Table1)c1.getAnnotation(Table1.class);
        String value = table1.value();
        System.out.println(value);

        //获得类指定的注解
        Field f = c1.getDeclaredField("name");
        Field1 annotation = f.getAnnotation(Field1.class);
        System.out.println(annotation.columnName());
        System.out.println(annotation.type());
        System.out.println(annotation.length());

    }

}
@Table1("db_student")
class Student2{
    @Field1(columnName = "db_id",type = "int",length = 10)
    private int id;
    @Field1(columnName = "db_age",type = "int",length = 10)
    private int age;
    @Field1(columnName = "db_name",type = "varchar",length = 3)
    private String name;

    public Student2() {
    }

    public Student2(int id, int age, String name) {
        this.id = id;
        this.age = age;
        this.name = name;
    }

    public int getId() {
        return id;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

//类名的注解
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface Table1{
    String value();
}

//属性的注解
@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface Field1{
    String columnName();
    String type();
    int length();
}