【Java核心技术】类型信息(Class对象 反射 动态代理)

1 Class对象

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。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(好比类Base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。注意，有一点颇有趣，使用功能”.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。使用”.class”不会自动初始化是由于被延迟到了对静态方法（构造器隐私地是静态的）或者很是数静态域进行首次引用时才进行。

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

public class Base {
    static int num = 1;
 
    static {
        System.out.println("Base " + num);
    }
}
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 不会初始化静态块
        Class clazz1 = Base.class;
        System.out.println("------");
        // 会初始化
        Class clazz2 = Class.forName("zzz.Base");
    }
}

 

类型转换前先作检查

编译器将检查类型向下转型是否合法，若是不合法将抛出异常。向下转换类型前，可使用instanceof判断。

class Base { }
class Derived extends Base { }
 
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
       Base base = new Derived();
       if (base instanceof Derived) {
           // 这里能够向下转换了
           System.out.println("ok");
       }
       else {
           System.out.println("not ok");
       }
    }
}

 

2 反射 运行时信息

若是不知道某个对象的确切类型，RTTI能够告诉你，可是有一个前提：这个类型在编译时必须已知，这样才能使用RTTI来识别它。Class类与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，用以表示未知类里对应的成员。

 

反射机制并无什么神奇之处，当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

 

class Base { }
class Derived extends Base { }
 
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
       Base base = new Derived();
       if (base instanceof Derived) {
           // 这里能够向下转换了
           System.out.println("ok");
       }
       else {
           System.out.println("not ok");
       }
    }
}

 

3 动态代理

代理模式是为了提供额外或不一样的操做，而插入的用来替代”实际”对象的对象，这些操做涉及到与”实际”对象的通讯，所以代理一般充当中间人角色。Java的动态代理比代理的思想更前进了一步，它能够动态地建立并代理并动态地处理对所代理方法的调用。在动态代理上所作的全部调用都会被重定向到单一的调用处理器上，它的工做是揭示调用的类型并肯定相应的策略。如下是一个动态代理示例：

public interface Hello {
    void doSomething();
}
 
public class HelloImpl implements Hello {
    @Override
    public void doSomething() {
        System.out.println("HelloImpl doSomething");
    }
}
 
/**
 * 代理类
 */
public class ProxyHandler implements InvocationHandler {
    private Object proxyed;
 
    public ProxyHandler(Object proxy) {
        proxyed = proxy;
    }
 
    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws InvocationTargetException, IllegalAccessException {
        System.out.println("proxy working");
        return method.invoke(proxyed, args);
    }
}
 
public static void main(String[] args) {
    Hello hello = new HelloImpl();
    Hello proxy = (Hello) Proxy.newProxyInstance(Hello.class.getClassLoader(),
            new Class[]{Hello.class}, new ProxyHandler(hello));
 
    proxy.doSomething();
}

输出结果：

 

经过调用Proxy静态方法Proxy.newProxyInstance()能够建立动态代理，这个方法须要获得一个类加载器，一个你但愿该代理实现的接口列表(不是类或抽象类)，以及InvocationHandler的一个实现类。动态代理能够将全部调用重定向到调用处理器，所以一般会调用处理器的构造器传递一个”实际”对象的引用，从而将调用处理器在执行中介任务时，将请求转发。

 

参考资料：

1. 《Java编程思想》动态代理章节

2. 深刻理解Java反射