深入淺析java 中的類加載機制和反射機制？針對這個問題，這篇文章詳細介紹了相對應(yīng)的分析和解答，希望可以幫助更多想解決這個問題的小伙伴找到更簡單易行的方法。

公司主營業(yè)務(wù)：成都網(wǎng)站建設(shè)、做網(wǎng)站、移動網(wǎng)站開發(fā)等業(yè)務(wù)。幫助企業(yè)客戶真正實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)宣傳，提高企業(yè)的競爭能力。創(chuàng)新互聯(lián)建站是一支青春激揚、勤奮敬業(yè)、活力青春激揚、勤奮敬業(yè)、活力澎湃、和諧高效的團隊。公司秉承以“開放、自由、嚴謹、自律”為核心的企業(yè)文化，感謝他們對我們的高要求，感謝他們從不同領(lǐng)域給我們帶來的挑戰(zhàn)，讓我們激情的團隊有機會用頭腦與智慧不斷的給客戶帶來驚喜。創(chuàng)新互聯(lián)建站推出奉新免費做網(wǎng)站回饋大家。

一、Java類加載機制

1．概述

       Class文件由類裝載器裝載后，在JVM中將形成一份描述Class結(jié)構(gòu)的元信息對象，通過該元信息對象可以獲知Class的結(jié)構(gòu)信息：如構(gòu)造函數(shù)，屬性和方法等，Java允許用戶借由這個Class相關(guān)的元信息對象間接調(diào)用Class對象的功能。

      虛擬機把描述類的數(shù)據(jù)從class文件加載到內(nèi)存，并對數(shù)據(jù)進行校驗，轉(zhuǎn)換解析和初始化，最終形成可以被虛擬機直接使用的Java類型，這就是虛擬機的類加載機制。

2．工作機制

      類裝載器就是尋找類的字節(jié)碼文件，并構(gòu)造出類在JVM內(nèi)部表示的對象組件。在Java中，類裝載器把一個類裝入JVM中，要經(jīng)過以下步驟：

     (1) 裝載：查找和導(dǎo)入Class文件；

     (2) 鏈接：把類的二進制數(shù)據(jù)合并到JRE中；

        (a)校驗：檢查載入Class文件數(shù)據(jù)的正確性；

        (b)準備：給類的靜態(tài)變量分配存儲空間；

        (c)解析：將符號引用轉(zhuǎn)成直接引用；

     (3) 初始化：對類的靜態(tài)變量，靜態(tài)代碼塊執(zhí)行初始化操作

       Java程序可以動態(tài)擴展是由運行期動態(tài)加載和動態(tài)鏈接實現(xiàn)的；比如：如果編寫一個使用接口的應(yīng)用程序，可以等到運行時再指定其實際的實現(xiàn)(多態(tài))，解析過程有時候還可以在初始化之后執(zhí)行；比如：動態(tài)綁定(多態(tài))；       

      【類初始化】 

      (1) 遇到new、getstatic、putstatic或invokestatic這4條字節(jié)碼指令時，如果類沒有進行過初始化，則需要先觸發(fā)其初始化。生成這4條指令的最常見的Java代碼場景是：使用new關(guān)鍵字實例化對象的時候，讀取或設(shè)置一個類的靜態(tài)字段（被final修飾、已在編譯期把結(jié)果放入常量池的靜態(tài)字段除外）的時候，以及調(diào)用一個類的靜態(tài)方法的時候。

      (2) 使用java.lang.reflect包的方法對類進行反射調(diào)用的時候，如果類沒有進行過初始化，則需要先觸發(fā)其初始化。

      (3) 當初始化一個類的時候，如果發(fā)現(xiàn)其父類還沒有進行過初始化，則需要先觸發(fā)其父類的初始化。

      (4)當虛擬機啟動時，用戶需要指定一個要執(zhí)行的主類（包含main()方法的那個類），虛擬機會先初始化這個主類。

只有上述四種情況會觸發(fā)初始化，也稱為對一個類進行主動引用，除此以外，所有其他方式都不會觸發(fā)初始化，稱為被動引用

代碼清單1

 上述代碼運行后，只會輸出【---SuperClass init】, 而不會輸出【SubClass init】,對于靜態(tài)字段，只有直接定義這個字段的類才會被初始化,因此，通過子類來調(diào)用父類的靜態(tài)字段，只會觸發(fā)父類的初始化,但是這是要看不同的虛擬機的不同實現(xiàn)。

代碼清單2

 此處不會引起SuperClass的初始化，但是卻觸發(fā)了【[Ltest.SuperClass】的初始化，通過arr.toString()可以看出，對于用戶代碼來說，這不是一個合法的類名稱，它是由虛擬機自動生成的，直接繼承于Object的子類，創(chuàng)建動作由字節(jié)碼指令newarray觸發(fā),此時數(shù)組越界檢查也會伴隨數(shù)組對象的所有調(diào)用過程，越界檢查并不是封裝在數(shù)組元素訪問的類中，而是封裝在數(shù)組訪問的xaload,xastore字節(jié)碼指令中.

代碼清單3

 對常量ConstClass.value 的引用實際都被轉(zhuǎn)化為NotInitialization類對自身常量池的引用，這兩個類被編譯成class后不存在任何聯(lián)系。

          【裝載】

    在裝載階段，虛擬機需要完成以下3件事情

        (1) 通過一個類的全限定名來獲取定義此類的二進制字節(jié)流

        (2) 將這個字節(jié)流所代表的靜態(tài)存儲結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為方法區(qū)的運行時數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

        (3) 在Java堆中生成一個代表這個類的java.lang.Class對象，作為方法區(qū)這些數(shù)據(jù)的訪問入口。

    虛擬機規(guī)范中并沒有準確說明二進制字節(jié)流應(yīng)該從哪里獲取以及怎樣獲取,這里可以通過定義自己的類加載器去控制字節(jié)流的獲取方式。        

         【驗證】

    虛擬機如果不檢查輸入的字節(jié)流，對其完全信任的話，很可能會因為載入了有害的字節(jié)流而導(dǎo)致系統(tǒng)奔潰。 

         【準備】

    準備階段是正式為類變量分配并設(shè)置類變量初始值的階段，這些內(nèi)存都將在方法區(qū)中進行分配,需要說明的是：

這時候進行內(nèi)存分配的僅包括類變量(被static修飾的變量),而不包括實例變量,實例變量將會在對象實例化時隨著對象一起分配在Java堆中;這里所說的初始值“通常情況”是數(shù)據(jù)類型的零值，假如:

public static int value = 123;

value在準備階段過后的初始值為0而不是123,而把value賦值的putstatic指令將在初始化階段才會被執(zhí)行

二、類加載器與雙親委派模型

      類加載器

     (1) Bootstrap ClassLoader : 將存放于\lib目錄中的，或者被-Xbootclasspath參數(shù)所指定的路徑中的，并且是虛擬機識別的（僅按照文件名識別，如 rt.jar 名字不符合的類庫即使放在lib目錄中也不會被加載）類庫加載到虛擬機內(nèi)存中。啟動類加載器無法被Java程序直接引用

     (2) Extension ClassLoader : 將\lib\ext目錄下的，或者被java.ext.dirs系統(tǒng)變量所指定的路徑中的所有類庫加載。開發(fā)者可以直接使用擴展類加載器。

     (3) Application ClassLoader : 負責加載用戶類路徑(ClassPath)上所指定的類庫,開發(fā)者可直接使用。     

雙親委派模型

 工作過程：如果一個類加載器接收到了類加載的請求，它首先把這個請求委托給他的父類加載器去完成，每個層次的類加載器都是如此，因此所有的加載請求都應(yīng)該傳送到頂層的啟動類加載器中，只有當父加載器反饋自己無法完成這個加載請求（它在搜索范圍中沒有找到所需的類）時，子加載器才會嘗試自己去加載。

     好處：java類隨著它的類加載器一起具備了一種帶有優(yōu)先級的層次關(guān)系。例如類java.lang.Object，它存放在rt.jar中，無論哪個類加載器要加載這個類，最終都會委派給啟動類加載器進行加載，因此Object類在程序的各種類加載器環(huán)境中都是同一個類。相反，如果用戶自己寫了一個名為java.lang.Object的類，并放在程序的Classpath中，那系統(tǒng)中將會出現(xiàn)多個不同的Object類，java類型體系中最基礎(chǔ)的行為也無法保證，應(yīng)用程序也會變得一片混亂。

       java.lang.ClassLoader中幾個最重要的方法:

//加載指定名稱（包括包名）的二進制類型，供用戶調(diào)用的接口
public Class<?> loadClass(String name);
//加載指定名稱（包括包名）的二進制類型，同時指定是否解析（但是，這里的resolve參數(shù)不一定真正能達到解析的效果），供繼承用
protected synchronized Class<?> loadClass(String name, boolean resolve);
protected Class<?> findClass(String name)
//定義類型，一般在findClass方法中讀取到對應(yīng)字節(jié)碼后調(diào)用，可以看出不可繼承（說明：JVM已經(jīng)實現(xiàn)了對應(yīng)的具體功能，解析對應(yīng)的字節(jié)碼，產(chǎn)生對應(yīng)的內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)放置到方法區(qū)，所以無需覆寫，直接調(diào)用就可以了）
protected final Class<?> defineClass(String name, byte[] b, int off, int len) throws ClassFormatError{}

如下是實現(xiàn)雙親委派模型的主要代碼：

三、反射

      Reflection機制允許程序在正在執(zhí)行的過程中，利用Reflection APIs取得任何已知名稱的類的內(nèi)部信息，包括：package、 type parameters、 superclass、 implemented interfaces、 inner classes、 outer classes、 fields、 constructors、 methods、 modifiers等，并可以在執(zhí)行的過程中，動態(tài)生成instances、變更fields內(nèi)容或喚起methods。

      1、獲取構(gòu)造方法

Class類提供了四個public方法，用于獲取某個類的構(gòu)造方法。

Constructor getConstructor(Class[] params)     

根據(jù)構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)，返回一個具體的具有public屬性的構(gòu)造函數(shù)

　　　Constructor getConstructors()     

返回所有具有public屬性的構(gòu)造函數(shù)數(shù)組

　　　Constructor getDeclaredConstructor(Class[] params)     

根據(jù)構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)，返回一個具體的構(gòu)造函數(shù)（不分public和非public屬性）

　　　Constructor getDeclaredConstructors()    

返回該類中所有的構(gòu)造函數(shù)數(shù)組（不分public和非public屬性）

 2、獲取類的成員方法

與獲取構(gòu)造方法的方式相同，存在四種獲取成員方法的方式?！?/p>

Method getMethod(String name, Class[] params)    

根據(jù)方法名和參數(shù)，返回一個具體的具有public屬性的方法

　　　Method[] getMethods()    

返回所有具有public屬性的方法數(shù)組

　　　Method getDeclaredMethod(String name, Class[] params)    

根據(jù)方法名和參數(shù)，返回一個具體的方法（不分public和非public屬性）

　　　Method[] getDeclaredMethods()    

返回該類中的所有的方法數(shù)組（不分public和非public屬性）

 3、獲取類的成員變量（成員屬性）

存在四種獲取成員屬性的方法

　　　Field getField(String name)    

根據(jù)變量名，返回一個具體的具有public屬性的成員變量

　　　Field[] getFields()  

返回具有public屬性的成員變量的數(shù)組

　　　Field getDeclaredField(String name)  

根據(jù)變量名，返回一個成員變量（不分public和非public屬性）

　　　Field[] getDelcaredFields()    

返回所有成員變量組成的數(shù)組（不分public和非public屬性）

關(guān)于深入淺析java 中的類加載機制和反射機制問題的解答就分享到這里了，希望以上內(nèi)容可以對大家有一定的幫助，如果你還有很多疑惑沒有解開，可以關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)行業(yè)資訊頻道了解更多相關(guān)知識。