Java——动态性、反射机制、类加载、动态编译、脚本引擎、字节码操做.....

Java动态性有：反射机制，动态编译/代理，字节码操做。常见的是反射和字节码操做。

Java让咱们在运行时识别对象和类的信息，主要有2种方式：一种是传统的RTTI，它假定咱们在编译时已经知道了全部的类型信息；另外一种是反射机制，它容许咱们在运行时发现和使用类的信息。

类的生命周期

类加载初始化阶段，必须对类进行初始化的状况：

一、使用new关键字实例化对象时、读取或者设置一个类的静态字段(除final常量)以及调用静态方法的时候。

二、使用反射包(java.lang.reflect)的方法对类进行反射调用时，若是类尚未被初始化，则需先进行初始化，这点对反射很重要。

三、当初始化一个类的时候，若是其父类还没进行初始化则需先触发其父类的初始化。

四、当Java虚拟机启动时，用户须要指定一个要执行的主类(包含main方法的类)，虚拟机会先初始化这个主类

五、当使用JDK 1.7 的动态语言支持时，若是一个java.lang.invoke.MethodHandle 实例最后解析结果为REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic的方法句柄，而且这个方法句柄对应类没有初始化时。

不会被初始化的状况：

    当访问静态域，只有真正声明这个域的类菜会被初始化。

        经过子类引用父类的静态变量，不会致使子类初始化。

    经过数组定义引用类，不会触发此类初始化

    引用常量不会触发此类的初始化。

Class对象

Class类的对象做用是运行时提供或得到某个对象的类型信息。

　　理解RTTI在Java中的工做原理，首先须要知道类型信息在运行时是如何表示的，这是由Class对象来完成的，它包含了与类有关的信息。Class对象就是用来建立全部“常规”对象的，Java使用Class对象来执行RTTI，即便你正在执行的是相似类型转换这样的操做。

　　每一个类都会产生一个对应的Class对象，也就是保存在.class文件。

好比建立一个Shapes类，编译Shapes类后就会建立其包含Shapes类相关类型信息的Class对象，并保存在Shapes.class字节码文件中。

全部类都是在对其第一次使用时，动态加载到JVM的，当程序建立一个对类的静态成员的引用时，就会加载这个类。Class对象仅在须要的时候才会加载，static初始化是在类加载时进行的。

类加载器首先会检查这个类的Class对象是否已被加载过，若是还没有加载，默认的类加载器就会根据类名查找对应的.class文件。

　　想在运行时使用类型信息，必须获取对象的Class对象的引用，使用功能Class.forName(“Base”)能够实现该目的，或者使用base.class。

注：使用.class来建立Class对象的引用时，不会自动初始化该Class对象，使用forName()会自动初始化该Class对象。为了使用类而作的准备工做通常有如下3个步骤：

加载：由类加载器完成，找到对应的字节码，建立一个Class对象

连接：验证类中的字节码，为静态域分配空间

初始化：若是该类有超类，则对其初始化，执行静态初始化器和静态初始化块

获取Class类的四种方式

1.调用运行时类自己的.class属性

Class clazz = String.class;

2.经过运行时类的对象获取

Person p = new Person();

Class clazz = p.getClass();

3.经过Class的静态方法获取:体现反射的动态性

Class clazz = Class.forName("com.util.xxx");

4.经过类的加载器

ClassLoader classLoader = this.getClass().getClassLoader();

Class clazz = classLoader.loadClass("com.util.xxx");

这是一个实例方法,须要一个ClassLoader对象来调用该方法,该方法将Class文件加载到内存时,并不会执行类的初始化,直到这个类第一次使用时才进行初始化.该方法由于须要获得一个ClassLoader对象,因此能够根据须要指定使用哪一个类加载器.

反射

     Class类和java.lang.reflect类库一块儿对反射进行了支持，该类库包含Field、Method和Constructor类，这些类的对象由JVM在启动时建立，以表示未知类里对应的成员。这就就可使用Contructor建立新的对象，用get()和set()方法获取和修改类中与Field对象关联的字段，用invoke()方法调用与Method对象关联的方法。另外，还能够调用getFields()、getMethods()和getConstructors()等许多便利的方法，以返回表示字段、方法、以及构造器对象的数组，这样，对象信息能够在运行时被彻底肯定下来，而在编译时不须要知道关于类的任何事情。

　　经过反射与一个未知类型的对象打交道时，JVM只是简单地检查这个对象，看它属于哪一个特定的类。所以，那个类的.class对于JVM来讲必须是可获取的，要么在本地机器上，要么从网络获取。因此对于RTTI和反射之间的真正区别只在于：

RTTI：编译器在编译时打开和检查.class文件

反射：运行时打开和检查.class文件

instanceof 关键字与isInstance方法

        if(obj instanceof Animal){

            Animal animal= (Animal) obj;

        }

//isInstance方法则是Class类中的一个Native方法

        if(Animal.class.isInstance(obj)){

            Animal animal= (Animal) obj;

        }

参考：https://blog.csdn.net/javazejian/article/details/70768369

动态编译

就是运行时动态生成java代码， JAVA 6.0引入了动态编译机制。

• 动态编译的应用场景

好比浏览器端编写java代码，上传服务器编译和运行。

服务器动态加载某些类文件进行编译。

• 动态编译的两种作法：

经过Runtime调用javac，启动新的进程去操做，这是一种模拟操做。

Runtime run = Runtime.getRuntime();

Process process = run.exec("javac -cp d:/myjava/ HelloWorld.java");

经过JavaCompiler动态编译

public static int compileFile(String sourceFile){

// 动态编译

JavaCompiler compiler = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();

int result = compiler.run(null, null, null,sourceFile);

System.out.println(result==0?" 编译成功 ":" 编译失败 ");

return result;

}

第一个参数： 为java编译器提供参数

第二个参数： 获得 Java 编译器的输出信息

第三个参数： 接收编译器的 错误信息

第四个参数： 可变参数（是一个String数组）能传入一个或多个 Java 源文件

返回值： 0表示编译成功，非0表示编译失败

动态编译运行好的类：

一、经过Runtime.getRuntime() 运行启动新的进程运行

Runtime run = Runtime.getRuntime();

Process process = run.exec("java -cp d:/myjava HelloWorld");

// Process process = run.exec("java -cp "+dir+" "+classFile);

二、经过反射运行编译好的类

public static void runJavaClassByReflect(String dir,String classFile) throws Exception{

try {

URL[] urls = new URL[] {new URL("file:/"+dir)};

URLClassLoader loader = new URLClassLoader(urls);

Class c = loader.loadClass(classFile);

//调用加载类的main方法

c.getMethod("main",String[].class).invoke(null, (Object)new String[]{});

} catch (Exception e) {

e.printStackTrace();

}

}

脚本引擎

 JAVA脚本引擎是从JDK6.0以后添加的新功能。

脚本引擎介绍：

使得 Java 应用程序能够经过一套固定的接口与各类脚本引擎交互，从而达到在 Java 平台上调用各类脚本语言的目的。

Java 脚本 API 是连通 Java 平台和脚本语言的桥梁。

能够把一些复杂异变的业务逻辑交给脚本语言处理。

得到脚本引擎对象

ScriptEngineManager sem = new ScriptEngineManager();

ScriptEngine engine = sem.getEngineByName("javascript");

Java 脚本 API 为开发者提供了以下功能：

获取脚本程序输入，经过脚本引擎运行脚本并返回运行结果，这是最核心的接口。

Java可使用各类不一样的实现，从而通用的调用js、python等脚本。

– 使用Js脚本引擎：Rhino

https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Mozilla/Projects/Rhino

Rhino 是一种使用 Java 语言编写的 JavaScript 的开源实现，如今被集成进入JDK 6.0。

– 经过脚本引擎的运行上下文在脚本和 Java 平台间交换数据。

– 经过 Java 应用程序调用脚本函数。

字节码操做

就是在运行时对字节码操做，可让咱们实现以下功能：

动态生成新的类

动态改变某个类的结构（添加、删除、修改  新的属性和方法）

字节码操做的优点：比反射开销小，性能高

常见的字节码类库以下；

-BECL ：是java classworking普遍使用的一种框架，能够深刻理解JVM汇编语言进行类的操做细节。

基于JVM底层指令操做，比较难学。哈哈

-ASM ：轻量级的java字节码操做框架类库，直接涉及JVM底层操做和指令

-CGLIB  ：是基于ASM的的实现，强大性能高

-Javassist ：开源框架，较简单。

支持类库和bytecode来操做字节码，性能相对BECL,ASM性能低下，跟CGLIB差很少，不少开源框架都在使用它，常见。