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Java——运行时类型信息

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运行时类型信息使得你可以在程序运行时发现和使用类型信息

为何需要RTTI

你希望大部分代码尽可能少的了解对象的具体类型，而只是与对象家族的一个通用表示打交道，代码会更易写易读易于维护，设计也更容易实现，所以多态是面向对象编程的基本目标

但是如果你遇到一个特殊的编程问题——如果你知道某个泛化引用的确切类型，就可以用最简单的方式解决它，该怎么办呢？使用RTTI可以查询某个对象的具体类型，进行操作

Class对象

每个类都有一个Class对象，为了生成这个对象，JVM将使用类加载器的子系统

类加载器子系统实际上可以包含一条类加载器链，但只有一个原生类加载器，是JVM的一部分，加载的是可信类包括JAVA API类。通常从本地盘加载，通常不需要添加额外的类加载器，但如果你有特殊需求（以某种特殊方式加载类，以支持Web应用或者在网络中下载类），那么你有一种方式可以挂接额外的类加载器

所有的类都是第一次使用时，动态加载到JVM中的，当程序创建第一个对类的静态成员的引用时就会加载，这证明构造器也是类的静态方法，即使没有使用static关键字，因此使用new创建类的新对象也会被当做对类的静态成员的引用

因此，JAVA程序在它开始运行之前并非被完全加载，而是需时加载

类加载器首先检查该类的Class对象是否已经加载，如尚未加载，就会根据类名查找.class文件

只要你想在运行时使用类型信息，就必须首先获得对恰当的Class对象的引用

  • Class.forName()是实现此功能的便携途径，传入包含包名的全限定名
  • 你拥有一个对象，使用getClass()方法来获取Class引用

Class类中一些有用的方法：

//  全限定类名
public String getName();

//  不含包名的类名
public String getSimpleName();

//  全限定类名
public String getCanonicalName();

//  是否是接口
public boolean isInterface();

//  该类实现的接口
public Class<?>[] getInterfaces();

//  虚拟构造器，允许你正确的创建不知道确切类型的对象，用这种方法创建的类必须带有默认的构造器
public native T newInstance() throws InstantiationException, IllegalAccessException;

//  返回一个Class对象
public static Class<?> forName(String className) throws ClassNotFoundException;

//  获得构造器
public Constructor<T> getConstructor(Class<?>... parameterTypes) throws NoSuchMethodException;
public Constructor<T> getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes) throws NoSuchMethodException;

//  获得所有构造器
public Constructor<?>[] getConstructors();
public Constructor<?>[] getDeclaredConstructors();

//  获得方法
public Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes) throws NoSuchMethodException;
public Method getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes) throws NoSuchMethodException;

//  获得所有方法
public Method[] getDeclaredMethods();
public Method[] getMethods();

//  获得所有内部类、接口、枚举
public Class<?>[] getDeclaredClasses();

//  获得域
public native Field getDeclaredField(String name) throws NoSuchFieldException;

//  获得所有域
public native Field[] getDeclaredFields();

getDeclaredXXX()方法不包含父类的，另一种是包含父类的

类字面常量

Toy.class这种

使用.class来创建对Class对象的引用时，不会自动的初始化该对象

为了使用类而做的准备工作包括三个步骤：

  1. 加载：由类加载器进行，查找字节码，创建一个Class对象
  2. 链接：验证字节码，为静态域分配存储空间，如果必需将解析这个类创建的对其他类的所有引用
  3. 初始化：如果该类具有超类，则对其初始化，执行今天初始化器和静态初始化块

初始化被延迟到对静态方法或非常数静态域首次引用时进行

新的转型方法

Building b = new House();
Class<House> houseType = House.class;
House h = houseType.cast(b);

其实相当于

House h = (House) b;

对于无法使用普通转型时有用，比如泛型代码，如果存储了Class引用，可以用来转型

泛化的Class引用

Class intClass = int.class;
intClass = double.class;

普通的类引用是可以的

Class<Integer> intClass = int.class;
intClass = Integer.class;

下面是非法的：

intClass = double.class;

向Class加入泛型语法可以强制检查

为了使用泛化Class引用时放松限制，可以使用通配符

Class<?> intClass = int.class;
intClass = double.class;

Class<?>优于平凡的Class，表示你就是选择了非具体的版本而非疏忽

也可以限定为类型的任何子类型

Class<? extends Number> bounded = int.class;
bounded = double.class;
bounded = Number.class;

还有个诡异的地方，假设FancyToy是Toy的子类

Class<FancyToy> ftClass = FancyToy.class;
FancyToy fancyToy = ftClass.newInstance();
Class<? super FancyToy> up = ftClass.getSuperclass();
Object obj = up.newInstance();

下面是非法的：

Class<Toy> up = ftClass.getSuperclass();

类型转换前先做检查

if (x instanceof Dog) {
    ((Dog) x).bark();
}

但是如果程序中出现了许多的instanceof表达式，说明你的设计可能存在瑕疵

反射：运行时的类信息

RTTI在编译时打开类文件，而对于反射机制，类文件在编译时是不可获取的，运行时打开和检查类文件

Class类和java.lang.reflect类库一起对反射进行了支持，包含了Field、Method以及Constructor类，可以用Constructor创建对象，用get()和set()读取和修改与Field对象关联的字段，用invoke()方法调用与Method对象关联的方法

没有任何方式可以阻止反射到达并调用非公共访问权限的方法（包访问权限，私有内部类，private关键字）

代理与动态代理

待补充

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