深入理解Class對象
　　
　　RRTI的概念以及Class對象作用
　　
　　認識Class對象之前，先來了解一個概念，RTTI（Run-Time Type Identification）運行時類型識別，對於這個詞一直是 C++ 中的概念，至於Java中出現RRTI的說法則是源於《Thinking in Java》一書，其作用是在運行時識別一個對象的類型和類的信息，這裏分兩種：傳統的”RRTI”,它假定我們在編譯期已知道了所有類型(在沒有反射機制創建和使用類對象時，一般都是編譯期已確定其類型，如new對象時該類必須已定義好)，另外一種是反射機制，它允許我們在運行時發現和使用類型的信息。在Java中用來表示運行時類型信息的對應類就是Class類，Class類也是一個實實在在的類，存在於JDK的java.lang包中，其部分源碼如下：
　　
　　public final class Class<T> implements java.io.Serializable,GenericDeclaration,Type, AnnotatedElement {
　　
　　private static final int ANNOTATION= 0x00002000;
　　
　　private static final int ENUM = 0x00004000;
　　
　　private static final int SYNTHETIC = 0x00001000;
　　
　　private static native void registerNatives();
　　
　　static {
　　
　　registerNatives();
　　
　　}
　　
　　/*
　　
　　* Private constructor. Only the Java Virtual Machine creates Class objects.（私有構造，只能由JVM創建該類）
　　
　　* This constructor is not used and prevents the default constructor being
　　
　　* generated.
　　
　　*/
　　
　　private Class(ClassLoader loader) {
　　
　　// Initialize final field for classLoader. The initialization value of non-null
　　
　　// prevents future JIT optimizations from assuming this final field is null.
　　
　　classLoader = loader;
　　
　　Class類被創建後的對象就是Class對象，註意，Class對象表示的是自己手動編寫類的類型信息，比如創建一個Shapes類，那麽，JVM就會創建一個Shapes對應Class類的Class對象，該Class對象保存了Shapes類相關的類型信息。實際上在Java中每個類都有一個Class對象，每當我們編寫並且編譯一個新創建的類就會產生一個對應Class對象並且這個Class對象會被保存在同名.class文件裏(編譯後的字節碼文件保存的就是Class對象)，那為什麽需要這樣一個Class對象呢？是這樣的，當我們new一個新對象或者引用靜態成員變量時，Java虛擬機(JVM)中的類加載器子系統會將對應Class對象加載到JVM中，然後JVM再根據這個類型信息相關的Class對象創建我們需要實例對象或者提供靜態變量的引用值。需要特別註意的是，手動編寫的每個class類，無論創建多少個實例對象，在JVM中都只有一個Class對象，即在內存中每個類有且只有一個相對應的Class對象，挺拗口，通過下圖理解（內存中的簡易現象圖）：
　　
　　到這我們也就可以得出以下幾點信息：
　　
　　Class類也是類的一種，與class關鍵字是不一樣的。
　　
　　手動編寫的類被編譯後會產生一個Class對象，其表示的是創建的類的類型信息，而且這個Class對象保存在同名.class的文件中(字節碼文件)，比如創建一個Shapes類，編譯Shapes類後就會創建其包含Shapes類相關類型信息的Class對象，並保存在Shapes.class字節碼文件中。
　　
　　每個通過關鍵字class標識的類，在內存中有且只有一個與之對應的Class對象來描述其類型信息，無論創建多少個實例對象，其依據的都是用一個Class對象。
　　
　　Class類只存私有構造函數，因此對應Class對象只能有JVM創建和加載
　　
　　Class類的對象作用是運行時提供或獲得某個對象的類型信息，這點對於反射技術很重要(關於反射稍後分析)。
　　
　　Class對象的加載及其獲取方式
　　
　　Class對象的加載
　　
　　前面我們已提到過，Class對象是由JVM加載的，那麽其加載時機是？實際上所有的類都是在對其第一次使用時動態加載到JVM中的，當程序創建第一個對類的靜態成員引用時，就會加載這個被使用的類(實際上加載的就是這個類的字節碼文件)，註意，使用new操作符創建類的新實例對象也會被當作對類的靜態成員的引用(構造函數也是類的靜態方法)，由此看來Java程序在它們開始運行之前並非被完全加載到內存的，其各個部分是按需加載，所以在使用該類時，類加載器首先會檢查這個類的Class對象是否已被加載(類的實例對象創建時依據Class對象中類型信息完成的)，如果還沒有加載，默認的類加載器就會先根據類名查找.class文件(編譯後Class對象被保存在同名的.class文件中)，在這個類的字節碼文件被加載時，它們必須接受相關驗證，以確保其沒有被破壞並且不包含不良Java代碼(這是java的安全機制檢測)，完全沒有問題後就會被動態加載到內存中，此時相當於Class對象也就被載入內存了(畢竟.class字節碼文件保存的就是Class對象)，同時也就可以被用來創建這個類的所有實例對象。下面通過一個簡單例子來說明Class對象被加載的時機問題（例子引用自Thinking in Java）：
　　
　　package com.zejian;
　　
　　class Candy {
　　
　　static { System.out.println("Loading Candy"); }
　　
　　}
　　
　　class Gum {
　　
　　static { System.out.println("Loading Gum"); }
　　
　　}
　　
　　class Cookie {
　　
　　static { System.out.println("Loading Cookie"); }
　　
　　}
　　
　　public class SweetShop {
　　
　　public static void print(Object obj) {
　　
　　System.out.println(obj);
　　
　　}
　　
　　public static void main(String[] args) {
　　
　　print("inside main");
　　
　　new Candy();
　　
　　print("After creating Candy");
　　
　　try {
　　
　　Class.forName("com.zejian.Gum");
　　
　　} catch(ClassNotFoundException e) {
　　
　　print("Couldn‘t find Gum");
　　
　　}
　　
　　print("After Class.forName(\"com.zejian.Gum\")");
　　
　　new Cookie();
　　
　　print("After creating Cookie");
　
　　在上述代碼中,每個類Candy、Gum、Cookie都存在一個static語句，這個語句會在類第一次被加載時執行，這個語句的作用就是告訴我們該類在什麽時候被加載，執行結果：
　　
　　inside main
　　
　　Loading Candy
　　
　　After creating Candy
　　
　　Loading Gum
　　
　　After Class.forName("com.zejian.Gum")
　　
　　Loading Cookie
　　
　　After creating Cookie
　　
　　Process finished with exit code 0
　　
　　從結果來看，new一個Candy對象和Cookie對象，構造函數將被調用，屬於靜態方法的引用，Candy類的Class對象和Cookie的Class對象肯定會被加載，畢竟Candy實例對象的創建依據其Class對象。比較有意思的是
　　
　　Class.forName("com.zejian.Gum");
　　
　　1
　　
　　1
　　
　　其中forName方法是Class類的一個static成員方法，記住所有的Class對象都源於這個Class類，因此Class類中定義的方法將適應所有Class對象。這裏通過forName方法，我們可以獲取到Gum類對應的Class對象引用。從打印結果來看，調用forName方法將會導致Gum類被加載(前提是Gum類從來沒有被加載過)。
　　
　　Class.forName方法
　　
　　通過上述的案例，我們也就知道Class.forName()方法的調用將會返回一個對應類的Class對象，因此如果我們想獲取一個類的運行時類型信息並加以使用時，可以調用Class.forName()方法獲取Class對象的引用，這樣做的好處是無需通過持有該類的實例對象引用而去獲取Class對象，如下的第2種方式是通過一個實例對象獲取一個類的Class對象，其中的getClass()是從頂級類Object繼承而來的，它將返回表示該對象的實際類型的Class對象引用。
　　
　　public static void main(String[] args) {
　　
　　try{
　　
　　//通過Class.forName獲取Gum類的Class對象
　　
　　Class clazz=Class.forName("com.zejian.Gum");
　　
　　System.out.println("forName=clazz:"+clazz.getName());
　　
　　}catch (ClassNotFoundException e){
　　
　　e.printStackTrace();
　　
　　}
　　
　　//通過實例對象獲取Gum的Class對象
　　
　　Gum gum = new Gum();
　　
　　Class clazz2=gum.getClass();
　　
　　System.out.println("new=clazz2:"+clazz2.getName());

　　這種方式相對前面兩種方法更加簡單，更安全。因為它在編譯器就會受到編譯器的檢查同時由於無需調用forName方法效率也會更高，因為通過字面量的方法獲取Class對象的引用不會自動初始化該類。更加有趣的是字面常量的獲取Class對象引用方式不僅可以應用於普通的類，也可以應用用接口，數組以及基本數據類型，這點在反射技術應用傳遞參數時很有幫助，關於反射技術稍後會分析，由於基本數據類型還有對應的基本包裝類型，其包裝類型有一個標準字段TYPE，而這個TYPE就是一個引用，指向基本數據類型的Class對象，其等價轉換如下，一般情況下更傾向使用.class的形式，這樣可以保持與普通類的形式統一。
　　
　　boolean.class = Boolean.TYPE;
　　
　　char.class = Character.TYPE;
　　
　　byte.class = Byte.TYPE;
　　
　　short.class = Short.TYPE;
　　
　　int.class = Integer.TYPE;
　　
　　long.class = Long.TYPE;
　　
　　float.class = Float.TYPE;
　　
　　double.class = Double.TYPE;
　　
　　void.class = Void.TYPE;
　　
　　前面提到過，使用字面常量的方式獲取Class對象的引用不會觸發類的初始化，這裏我們可能需要簡單了解一下類加載的過程，如下：
　　
　　加載：類加載過程的一個階段：通過一個類的完全限定查找此類字節碼文件，並利用字節碼文件創建一個Class對象
　　
　　鏈接：驗證字節碼的安全性和完整性，準備階段正式為靜態域分配存儲空間，註意此時只是分配靜態成員變量的存儲空間，不包含實例成員變量，如果必要的話，解析這個類創建的對其他類的所有引用。
　　
　　初始化：類加載最後階段，若該類具有超類，則對其進行初始化，執行靜態初始化器和靜態初始化成員變量。
　　
　　由此可知，我們獲取字面常量的Class引用時，觸發的應該是加載階段，因為在這個階段Class對象已創建完成，獲取其引用並不困難，而無需觸發類的最後階段初始化。下面通過小例子來驗證這個過程：
　　
　　import java.util.*;
　　
　　class Initable {
　　
　　//編譯期靜態常量
　　
　　static final int www.dihaoyule798.com/ staticFinal = 47;
　　
　　//非編期靜態常量
　　
　　static final int staticFinal2 =
　　
　　ClassInitialization.rand.nextInt(1000);
　　
　　static {
　　
　　System.out.println("Initializing Initable");
　　
　　}
　　
　　}
　　
　　class Initable2www.yuheng119.com/ {
　　
　　//靜態成員變量
　　
　　static int staticNonFinal = 147;
　　
　　static www.xyseo.net{
　　
　　System.out.println("Initializing Initable2");
　　
　　}
　　
　　}
　　
　　class Initable3 {
　　
　　//靜態成員變量
　　
　　static int staticNonFinal = 74;
　　
　　static {
　　
　　System.out.println("Initializing Initable3");
　　
　　}
　　
　　}
　　
　　public class ClassInitialization {
　　
　　public static Random rand = new Random(47);
　　
　　public static void main(String[] args) throws Exception {
　　
　　//字面常量獲取方式獲取Class對象
　　
　　Class initable = Initable.class;
　　
　　System.out.println("www.baqist.cn www.yyizx.cn After creating Initable ref");
　　
　　//不觸發類初始化
　　
　　System.out.println(Initable.staticFinal);
　　
　　//會觸發類初始化
　　
　　System.out.println(Initable.staticFinal2);
　　
　　//會觸發類初始化
　　
　　System.out.println(Initable2.staticNonFinal);
　　
　　//forName方法獲取Class對象
　　
　　Class initable3 = Class.forName("Initable3");
　　
　　System.out.println("After creating Initable3 ref");
　　
　　System.out.println(Initable3.staticNonFinal);
　　
　

RRTI的概念以及Class對象作用