Java基础：JAVA程序类加载及其反射机制

JAVA中类文件加载是动态的。JVM指令是被封装在了. class文件里面，而.class文件的加载过程是动态的，也就是说当我们用到的时候才会去加载，如果不用的话，就不会去加载我们的类。这里所说的用到包括两种方式，第一种就是new一个对象的时候（这个时候要特别注意，当设计到多态的时候，就会有一点点变化，这时候编译器会做一些优化，这样以来当加载的时候会提前加载设计到多态的类，关于这一点下面有个例子（example 1)来说明。另一种就是当一个类的静态代码被调用的时候。



java 代码//example 1 // Zoo.java abstract class Animal { Animal(){ System.out.println("Animal constructor"); } } class Tiger extends Animal { Tiger(){ System.out.println("Tig constructor "); } } class Dog extends Animal { Dog(){ System.out.println("Dog Constructor "); } } public class Zoo { private Animal am; //Example 1.1 //private Dog am; Example 1.2 private Tiger tiger; Zoo(){ tiger = new Tiger(); am = new Dog(); } public static void main(String [] args){ System.out.println("new Zoo before"); Zoo z = new Zoo(); System.out.println("new Zoo after "); } }




　　当我们注释掉Example.1.1行时，运行Example1.2行，结果如下：

　　Example 1.2

　　分析以上两图的运行结果我们可以看出：当我们将子类对象赋值给父类时，编译器会做一点优化，于是加载器在还没有new 子类对象的时候已经加载了父类以及子类（example1.1结果）,当不存在多态的时候，我们可以看到是当要new Dog()的时候才会加载Dog以及父类。无论何种方式，在new之前，类确实已经加载到了内存中。

　　JAVA为我们提供了两种动态机制。第一种是隐式机制。其实new一个对象和调用类的静态方法时，就是隐式机制在工作。第二种是显示机制。显示的机制又有两种策略（第一种是用java.lang.Class的forName(String str)方法，第二种是用java.lang.ClassLoader的loadClass())。

　　第一种：利用forName方法

　　当我们查API文档就会发现forName方法有两种形式。分别如下：


public static Class＜?＞ forName(String className) throws ClassNotFoundException public static Class＜?＞ forName(String name, boolean initialize, ClassLoader loader) throws ClassNotFoundException




　　先来说说第二种方法：第二个方法值得注意的就是第二个参数boolean initialize，如果我们把这个参数设置为false，那么当我们加载完类后就不会执行静态代码和静态的初始化动作。只有当我们new一个对象的时候才会初始化。而第三个参数是用来指明类的加载器的。

　　如果查看java.lang.Class类的源代码，上述两种方法最终都会调用Class类中的私有的native方法forName0()，此方法的声明如下：


private static native Class forName0(String name, boolean init , ClassLoader loader) throws ClassNotFoundException;




　　所以当我们调用Class.forName(name )时，其实是在方法内部调用了:


forName0(name, true, ClassLoader.getCallerClassLoader());



　　当我们调用Class.forName(name, initialize, loader )的时候,实际上此方法内部调用了:


forName0(name, initialize, loader);




　　下面看一个例子，如果方法中第二个参数为false的情况：


java 代码//example 2.1 // Zoo.java abstract class Animal { static { System.out.println("Animal static code block "); } Animal(){ System.out.println("Animal constructor"); } } class Tiger extends Animal { Tiger(){ System.out.println("Tig constructor "); } } class Dog extends Animal { Dog(){ System.out.println("Dog Constructor "); } } public class Zoo { public static void main(String [] args)throws Exception { System.out.println("new Zoo before"); Zoo z = new Zoo(); Class c = Class.forName("Dog",false,z.getClass().getClassLoader()); System.out.println("initilize before "); Animal dog = (Animal)c.newInstance(); System.out.println("new Zoo after "); } }




　　类加载完成后并没有立即执行静态初始化代码，而是到了实例化的时候才进行了静态初始化。有时候我们会说静态代码是在类第一次被加载时执行的，并且只执行一次。其实这是对与new一个对象，第一次访问类的静态代码以及第二个参数为true时而言的，对于动态的加载来说，如果forName方法的第二个参数设置为false，那么就是在实例化的时候才会执行静态初始化。当然默认情况下第二个参数是true.

　　第二种方法：利用Class对象获取的ClassLoader装载。

　　下面是一个简单的例子：


java 代码//Example 2.2 //Zoo.java abstract class Animal { static { System.out.println("Animal static code block "); } Animal(){ System.out.println("Animal constructor"); } } class Tiger extends Animal { Tiger(){ System.out.println("Tig constructor "); } } class Dog extends Animal { Dog(){ System.out.println("Dog Constructor "); } } public class Zoo { public static void main(String [] args)throws Exception { Class c = Zoo.class; ClassLoader loader = c.getClassLoader(); System.out.println("loader before"); Class dog = loader.loadClass("Dog"); System.out.println("instance before "); Animal an = (Animal)dog.newInstance(); } }




　　loader完成以后并没有立即进行静态代码的执行。只有当newInstance()的时候才执行静态初始化，这和把public static Class forName(String name, boolean initialize, ClassLoader loader)的第二个参数指定为false的情况完全一样。其实每当我们写完一个编译单元以后就会得到一个.calss文件，这个文件中就包含了该类的Class对象。JVM就是利用这个class对象来进行动态装载类的。