Java程序设计——类加载（Java高级应用）

目录

1.Class类

2.类加载步骤

2.1.类的加载

2.2.类的连接

2.3.类的初始化

3.类加载器

4.ClassLoader类

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类加载是指将类的class文件读入内存，并为之创建一个java.lang.Class对象，即当程序使用任何一个类时，系统都会为之创建一个java.lang.Class对象

系统可以在第一次使用某个类时加载该类，也可以采用预加载机制来加载某个类

1.Class类

java.lang.Class类封装一个对象和接口运行时的状态，当加载类时，Class类型的对象将自动创建，Class类没有公共构造方法，其对象是JVM在加载类时通过调用类加载器中的difineClass（）方法自动构造的，因此不能显示地实例化一个Class对象

一旦类被载入JVM中，同一个类将不会被再次载入，被载入JVM的类都有一个唯一标识，该标识是该类的全限定域名（包名+类名）

Java程序中获取Class对象中有如下三种方式：

• 使用Class类的forName（String className）静态方法，参数className代表所需类的全限定域名
• 调用某个类的class属性来获取该类对应的Class对象，如String.class将返回 String类所对应的Class对象
• 调用某个对象的getClass（）方法来获取该类对应的Class对象，该方法是Object类中的一个方法，因此所有对象调用该方法都可以返回所属类对应的Class对象

 
public class ClassDemo {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        
        //  第一种方式
        Class class1 = Class.forName("java.lang.String");
 
        //  第二种方式(提倡)
        Class<String> class2 = String.class;
        
        //  第三种方式
        String string = new String();
        Class class3 = string.getClass();
    }
}

package classloader;
 
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Method;
 
public class ClassDemo {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException {
 
        //  第一种方式
        Class class1 = Class.forName("java.lang.String");
        System.out.println("①——String类的Class对象：" + class1);
 
        //  第二种方式
        Class<String> class2 = String.class;
        System.out.println("②——String类的Class对象：" + class2);
 
        //  第三种方式
        String string = new String();
        Class class3 = string.getClass();
        System.out.println("③——String类的Class对象：" + class3);
 
        Object object = class1.newInstance();
        System.out.println("String类Class对象的实例：" + object);
        System.out.println("String类的父类：" + class1.getSuperclass());
        System.out.println("String类的所有构造方法：");
        Constructor[] constructors = class2.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor constructor : constructors) {
            System.out.println(constructor);
        }
        System.out.println("String类的所有public方法：");
        Method[] methods = class3.getMethods();
        for (Method method : methods) {
            System.out.println(method);
        }
 
    }
}

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2.类加载步骤

当程序主动使用某个类时，若该类未加载入内存，系统将通过加载、连接和初始化三个步骤对类进行初始化

2.1.类的加载

类的加载：由JVM提供的加载器完成，除此之外，也可以通过继承ClassLoader类来创建自定义加载器

加载类来源：

• 本地文件或jar包
• 通过网络加载.class文件
• Java源代码编译成.class文件时加载

2.2.类的连接

类的连接：将类的二进制数据加入到JRE中

阶段：

• 验证阶段——检验被加载的类是否有正确的内部结构，并和其他类协调一致
• 准备阶段——负责为类的变量分配内存，并设置默认初始值
• 解析阶段——将类的二进制数据中的符号引用 替换成 直接引用

2.3.类的初始化

类的初始化：对类变量进行初始化

步骤：

• 若类没有被加载和连接，则先执行加载和连接
• 若类的直接父类未被初始化，则先初始化其直接父类
• 若类中有初始化语句，则先执行初始化语句

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3.类加载器

类加载器：负责将磁盘或网络上的.class文件加载到内存中，并为之生成对应的java.lang.Class对象

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4.ClassLoader类

java.lang.ClassLoader是一个抽象类，通过继承该类来实现自定义的用户类加载器，以扩展JVM动态加载类的方式

实现自定义的类加载器，可以通过重写ClassLoader类的以下两种方法：

• loadClass（）
• findClass（）——  推荐

常用方法：

package classloader;
 
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
 
class Person{
    public void test(){
        System.out.println("这是Person类的一个方法");
    }
}
 
 
class MyClassLoader extends ClassLoader{
 
    // 1.根据指定类名称查找类（重写findClass()方法）
    public Class findClass(String className){
 
        //  2.将返回的字节码数据存储字节数组
        byte[] data = loadClassData(className);
 
        //  3..将二进制数据转为Class对象且返回
        return this.defineClass(className,data,0,data.length);
    }
 
    public byte[] loadClassData(String className) {
 
        //  1.获取当前类Class对象的路径
        String path = this.getClass().getResource("/").getPath();
 
        //  2.从索引为1开始截取路径字符串
        path = path.substring(1);
 
        //  3.替换全限定域名（包名+类名）的分隔符
        className = className.replace(".","/");
 
 
        //  4.获取class文件绝对路径
        File classFile = new File(path + className + ".class");
        long len = classFile.length();
        byte[] classdata = new byte[(int)len];
 
        //  5.读取class文件的全部二进制数据
        FileInputStream fileInputStream = null;
        int res = 0;
        try {
 
            fileInputStream = new FileInputStream(classFile);
            res = fileInputStream.read(classdata);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
 
        //  6.判断读取的字节数是否与绝对路径中的class文件一致
        if(res != len){
            return null;
        }
        else{
            return classdata;
        }
    }
}
 
 
public class ClassLoaderDemo {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException {
 
        //  1.创建一个类加载器
        MyClassLoader myClassLoader = new MyClassLoader();
 
        //  2.加载Person类（包名+类名），获得Person类的Class对象
        Class cls = myClassLoader.loadClass("classloader.Person");
 
        //  3.获取Class对象的实例
        Person person = (Person)cls.newInstance();
        person.test();
    }
}

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