Java進階--08--註解、反射、位元組碼、類載入
阿新 • • 發佈：2018-11-28
一、註解（Annotation）
1、內建註解
- 註解與註釋：註解除了可以看，還能被其他的程式所讀取；
- 常用註解：@override、@deprecated--不建議使用的、@suppressWarining（"all"）--警告抑制
2、自定義註解
（1）註解關鍵字：@interface；
（2）四個元註解
- 元註解的作用：就是用來說明解釋其他註解的註解；
- @Target：定義註解的作用目標；
@Target(ElementType.TYPE) //介面、類、列舉、註解 @Target(ElementType.FIELD) //欄位、列舉的常量 @Target(ElementType.METHOD) //方法
- @Retention: 定義註解的保留策略（生命週期）；
@Retention(RetentionPolicy.SOURCE) //註解僅存在於原始碼中，在class位元組碼檔案中不包含
@Retention(RetentionPolicy.CLASS) // 預設的保留策略，註解會在class位元組碼檔案中存在，但執行時無法獲得，
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) // 註解會在class位元組碼檔案中存在，在執行時可以通過反射獲取到- @Document：說明該註解將被包含在javadoc中；
- @Inherited：說明子類可以繼承父類中的該註解；
（3）註解的引數
@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface MyAnno {
int age() default 0;
String[] strs();
}- 單個引數建議引數名寫為 value；
- 引數沒有賦預設值，用註解時必須賦值不然會報錯；
3、註解讀取
（1）應用示例：用註解完成 orm 對映
- 定義註解、在類中使用註解、用反射讀取註解
二、反射（reflection）
1、概述
（1）概念：
- JAVA反射機制是在執行狀態中，對於任意一個實體類，都能夠知道這個類的所有屬性和方法；對於任意一個物件，都能夠呼叫它的任意方法和屬性；
（2）獲取class 檔案物件的方法
- class.forName()
- obj.getClass()
- class.class
（3）說明：
- 對於一個類來說，類載入到記憶體中後，class 檔案物件有且只有一個；
2、動態獲取資訊和動態操作
（1）動態獲取
1、取屬性
- 獲取公開屬性
Field[] fields = clazz.getFields();
Field age = clazz.getField("age");- 獲取所有屬性
Field[] dfs = clazz.getDeclaredFields();
Field dage = clazz.getDeclaredField("age");2、取方法
Method getage = clazz.getDeclaredMethod("setAge", int.class);
Method[] ms = clazz.getDeclaredMethods();- 獲取公開方法的方法參考屬性；
3、取構造器
- 具體方法參考屬性的；
（2）動態操作
1、api 動態呼叫構造器新建物件
- 空參：clazz.newInstance():本質就呼叫空參構造器；
- 有參：
Constructor<?> ins = clazz.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);
Student obj = (Student) ins.newInstance("allen",12);2、動態執行方法
Method getage = clazz.getDeclaredMethod("getAge", null);
int age = (int) getage.invoke(obj, null);3、動態設定和獲取屬性（暴力反射）
Field dage = clazz.getDeclaredField("age");
dage.setAccessible(true);
int age = (int) dage.get(obj);3、反射效能
（1）提高反射效能
- 反射提高了程式的靈活性的同時降低了效能；
- 通過關閉安全檢查可以提高反射的效能（setAccessible（true））；
（2）反射操作泛型
- type 是一個反射包下的介面；
- Class
- ParameterizedType
- GenericArrayType
- WildcardType
- TypeVariable
（3）反射讀取註解
- 讀取註解先要獲得相應的class、field 和 method 物件；
- 然後就是呼叫方法讀取註解
4、動態編譯和指令碼引擎
（1）動態編譯
1、動態編譯
- 第一種是利用 Runtime 類用exec 呼叫 javac 命令進行動態編譯；
- 第二種用 JavaCompiler 類的 run 方法編譯；
2、動態執行
- 第一種還是用 runtime 類來呼叫 java 命令；
- 第二種是反射來呼叫，要用到類載入器；
/*Runtime rt = Runtime.getRuntime();
rt.exec("javac d:/Hello.java");
Process pro = rt.exec("java -cp d: Hello");
InputStream is = pro.getInputStream();
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
String str = "";
while((str = br.readLine()) != null) {
System.out.println(str);
}*/
JavaCompiler jc = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();
jc.run(null, null, null, "d:/Hello.java");
URL[] urls = {new URL("file:/d:/")};
URLClassLoader loader = new URLClassLoader(urls);
Class<?> clazz = loader.loadClass("Hello");
Method m = clazz.getDeclaredMethod("main", String[].class);
Object ins = clazz.newInstance();
m.invoke(ins, (Object)new String[] {});（2）指令碼引擎
- 概念：就是一套讓java 程式能夠操作js等指令碼的API；
- 作用：通過 java 程式碼執行 js 等指令碼；通過引擎的上下文，讓java 和指令碼之間進行資料交換；
- 基本使用：
//get engine
ScriptEngineManager sem = new ScriptEngineManager();
ScriptEngine jsEngine = sem.getEngineByName("js");
//write js
String str = "msg = 'haha';print(msg)";
//run js by java
jsEngine.eval(str);
Object msg = jsEngine.get("msg");
System.out.println(msg);- 還可以將 engine 強轉為 invocable 執行 js 函式 ；
String str = "function getData() {print('ahah')}";
jsEngine.eval(str);
Invocable invo = (Invocable)jsEngine;
invo.invokeFunction("getData", null);- 在js程式碼中匯入java包，使用包中的java類
String jscode = "var list=java.util.Arrays.asList(['allen','mike','ai']);";
engine.eval(jscode);
List<String> list2 = (List<String>) engine.get("list");
for (String t : list2) {
System.out.println(t);
}- 執行單獨的js 檔案
URL url=Demo01.class.getClassLoader().getResource("a.js");
FileReader reader=new FileReader(url.getPath());
engine.eval(reader);
reader.close();
三、位元組碼操作
1、概述
（1）java 動態性的兩種實現方法：反射和位元組碼操作；
（2）作用：通過位元組碼操作可以動態新建和修改一個類；位元組碼操作的效能是高於反射的；
（3）常用的位元組碼操作類庫：CGLIB和 javassist；
2、javassist入門
（1）最外層 api 包含 CtClass、Ctfield 和 CtMethod 三個類，這三個類的作用和反射中的calss、field 和 method 相類似；
（2）基本使用
ClassPool pool = ClassPool.getDefault();
CtClass stu = pool.getCtClass("com.stan.test.Stu");
//do with field
CtField f = CtField.make("public int age = 10;", stu);
stu.addField(f);
//do with method
CtMethod m = CtMethod.make("public int getOne(){return 2;}", stu);
stu.addMethod(m);
//do with constructor
CtConstructor cons = new CtConstructor(new CtClass[] {pool.get("java.lang.String")}, stu);
cons.setBody("this.name = name;");
stu.addConstructor(cons);3、詳細api
（1）獲取類相關的基本信心，比如類名等；
（2）新增或者修改方法，兩種方案；
（3）新增欄位；
（4）構造器的獲取；
（5）註解的讀取；
四、JVM核心機制
1、類載入過程
（0）JVM 的記憶體結構
- 棧（方法）：方法壓棧執行，結束彈棧釋放；
- 堆（物件）：存物件的，class 物件也是存放在這個區；
- 方法區（實質也是堆）：包含常量池、類的靜態成員、類的程式碼；
（1）類載入：就是 class 檔案轉變為 JVM 可用的類的過程；
（2）過程概述：
1、載入
- class檔案位元組碼載入到記憶體，方法區生成靜態變數的資料結構，堆中生成一個 class 物件；
2、連結：類二進位制程式碼合併到JVM 的執行狀態之中
- 驗證：安全檢查；
- 準備：為靜態變數分配記憶體並賦初始化值，此過程在方法區中；
- 解析：常量池內的符號引用替換為直接引用的過程；
3、初始化
- 就是把靜態變數的賦值動作和靜態程式碼塊收到類構造器中，然後類構造器進行類的初始化操作；
（3）初始化時機
1、主動引用
- 主動引用類的時候，比如 new物件的時候，類會進行初始化；
- 類初始化的時候，如果父類沒有被初始化，會先初始化父類；
2、被動引用
- 引用類中常量，不會初始化；
- 子類引用父類的靜態域，子類不會初始化，父類會；
- 定義陣列引用類不會初始化；
2、類載入器的層次結構
（1）引導類載入器
- 作用是載入核心類庫；用C語言寫的；不是繼承lang 包裡的 classloader
（2）擴充套件類載入器
- 載入jre中的擴充套件包（ext）；繼承lang 包裡的 classloader；用java 寫的；
（3）應用類載入器
- 我們在程式中自己寫的類就是他載入的；預設記載 classpath 路徑下的類；
（4）自定義類載入器
- 可以自己繼承 classloader 實現自己的類載入器；
（5）代理模式--雙親委託機制
- java 的類載入採用的是代理模式：就是讓別的類載入器來載入類；
- 具體採用的是雙親委託機制：就是要載入類的時候把這個事一層一層往上拋，到最頂層的引導類載入器，然後往下走，那一層能處理就載入；
- 作用：就是能保證 java 核心類庫的安全；
3、自定義類載入器
（1）說明：
- 不一定非要用雙親委託；
- 同一個類被不同的載入器載入，也被 jvm 認為是不同的類；
（2）系統檔案類載入器（示例）
（3）網路類載入器（示例）
（4）加密解密載入器（示例）：取反
（5）執行緒上下文載入器（示例）
（6）tomcat 類載入和 OSGI（java 動態模組系統）