类加载与Class对象

java零基础入门-高级特性篇(十四) 类加载与反射 1

初学者有时候在做练习的时候，可能会碰到一个十分诡异的问题。今天老师讲到了String字符串，好开心，打开eclipse开始写代码，然后一顿操作，只见双手在键盘上飞驰，行云流水般写出如下代码，嘴角露出一丝微笑，String也不过如此嘛。

报错

等等，咋报错了？这是个什么情况？哪里有错？为什么连个String类型都不给我用了？为什么！！！接下来轻则怀疑自己智商，重则自暴自弃，从此放弃走上码农之路。

其实大家仔细一看，哦~原来是类的名字有问题啊，怎么能定义一个叫String的类呢，这样写肯定报错呀。但请各位再仔细想一想，为什么就不能定义一个叫String的类呢？恐怕能说出其中原因的同学并不多。

类加载器与双亲委派模型

首先来回忆一下前面的知识。编写完java文件后，jvm是不能直接运行java文件的，首先要将java文件编译成class文件以后，jvm再把class文件加载到内存中，创建一个Class对象，这时候才可以使用这个类。加载这个动作，就是由类加载器完成的。在jvm中有三个内置类加载器，Bootstrap ClassLoader，Extension ClassLoader，Application ClassLoader。

Bootstrap ClassLoader：启动类加载器，用于加载java核心库jre/lib/rt.jar

Extension ClassLoader：扩展类加载器，用于加载java扩展库jre/ext/*.jar

Application ClassLoader：应用程序类加载器，自己写的代码都是使用这个加载器来加载的

先来看看这几个加载器的工作流程

工作过程

这个类的加载过程有一个更加专业的名字，叫做双亲委派模型。这个模型名字看名字不好理解，来想象一下下面这个场景。小明一家人一起吃饭，看到大鸡腿就想吃，但是中华文明优良传统告诉他，得先问问爸爸，这个大鸡腿我能吃吗？然后爸爸又看看爷爷，问爷爷要吃吗？爷爷说还是给小明吃吧，这时候爸爸再告诉小明，你可以吃了。爸爸和爷爷是双亲，能不能吃要先看上面，如果恰好爷爷也想吃，小明也只能干瞪眼了。

再来看这个双亲委派模型，在加载类的时候，应用程序类加载器不会直接去加载它，它先要问它的父类加载器，它的父类加载器再去问爷类加载器，爷类加载器一看，不该我管，丢给父类，父类一看，也不是我管，最后丢回来给应用程序类加载器。

再来看看上面那个String的例子，为什么会报错。java本身有一个String的类型，String在哪？

java.lang.String

注意String最上面的jar包，Bootstrap ClassLoader的管辖范围就是这个jar包，现在知道程序报错的原因了没？根据类的加载流程，我们希望得到的String是应该被启动类加载器加载的String，如果String的类路径是java.lang.String，就是我们想要的String。但是上个例子里面，我们自定义了一个String，它的类路径不是java.lang.String，所以他不会被启动类加载器加载，而是最后被应用程序类加载器加载，所以它并不是我们想要的那个String，不是那个可以用字符串赋值的类型String，这时候将一个字符串赋值给这个“String”，在编译的时候就会出错，因为我们自定义的String不具备这个接收字符串赋值的功能。

Class类型

上面说过，jvm把class文件加载到内存中时，会创建一个Class对象。这个Class对象是什么呢？类不是用class定义的么，怎么还有一个Class？别晕，现在就来详细说说Class是干什么的。

先从Class存在的意义来说。类是一类事物的描述，类包含了这类事物的信息，比如车这个类，包含了车的类型，用途，行为信息，可以在路上跑。鱼这个类，包含了鱼的种类，名称，行为信息，可以在水里游。

类的属性和行为

从上图可以看到，用属性和行为可以描述一类事物。那么“类”这个事物，是否也可以被描述呢？答案是肯定的，Class类就是用来描述类的信息的。Class也是一种类型，它专门用来描述类的特征。

类类型

车这个类可以用名称，类型，行为来描述。类这个类可以用属性，行为来描述，所有的类都可以有属性，都可以有行为。可以将Class类看做是普通类型的更高层抽象，用来描述普通类如何构成，包含内容等信息。

再从类的加载和对象创建来说。每写完一个类文件，首先会被编译成.class文件，然后在运行时，这个.class文件会被加载到jvm中，如果是第一次加载这个类，那么会同时生成这个类对应的Class对象。当使用new关键字创建类的对象的时候，会首先去这个类对应的Class对象获取该类的信息，然后创建对象，所以可以将Class对象看做是类的模板，同一个类的对象创建都使用这个模板。类创建的对象可以有很多，但是模板只有一份，也就是说每个类对应的Class对象只有一个。

关系

java文件被编译加载后创建Class对象，当这个java文件的类需要创建对象的时候，也就是使用new关键字创建对象的时候，会去获取那个已经被创建好的Class对象中的信息。这里要注意一个重点，获取Class对象信息的时候是运行时，只有在运行时才能通过Class获取类的信息。

获取Class对象

既然Class对象包含这么多信息，那么在程序中如何获取Class对象？获取Class的方法有三种：

1.Class.forName("类名"); 通过类名字符串获取Class对象。

2.通过类的对象调用getClass() 获取该类型的Class对象

3.通过类型直接获取Class对象

获取Class对象

先看第一种方法，通过类型的全限定名获取Class对象。通过这种方式可以直接使用一个字符串来获取Class对象，这种方式使用起来比较灵活，当需要对类型进行配置的时候，可以将对象的全限定名写入到配置文件中，这样就可以在不修改代码的情况下，通过修改配置的方式来改变创建对象的类型。需要注意的是，通过Class.forName()方法获取的对象是无法确定类型的，所以使用无限制泛型通配符。

第二种方法，是通过对象的实例的getClass()方法来获取Class对象，这种方式要先创建类型的对象，再根据创建的对象来获取Class对象。由于根据已知类型的对象获取的Class，所以这个Class对象的类型可以是User或其子类。

第三种方法，直接根据类型获取Class对象，这种方式最直接，连方法都不用调用，直接获取Class对象，速度最快效率最高。一般情况使用这种方法获取Class对象最为普遍。

最后要注意的一点是，同一个类只会有一个Class对象，上例中第二种和第三种方法获取到Class对象后，将获取到的对象与第一种方法获取到的Class对象进行地址比较，结果都是true。可以说明，不管用哪种方法获取Class对象，都只会获取到同一个并且是该类唯一一个Class对象。

现在已经获取到Class对象了，那么该如何使用它呢？前面说过，Class对象有类里面所有的信息，所以可以通过Class获取到类里面所有的构造器，方法，成员变量等等所有的信息。

获取类信息

Class对象可以获取到所有信息，上图只是一个普通的类，如果获取到ClassInfoDemo这个类对应的Class对象，就可以通过调用这个对象的方法获取如上图中包，成员变量，构造器，方法等信息。如果类还有其他信息比如注解，实现接口方法，内部类，外部类等等信息，都可以通过Class对象的对应方法获取，可见Class是一个功能非常强大的类。

讲了半天类的加载和Class对象，这些知识点有什么用？这都是为了接下来登场的知识点-反射打好基础，反射技术十分重要，在各大框架中被频繁的使用，所以在学习的过程中，了解反射的意义对后续框架的学习有很大的帮助。

本文为了方便理解，隐藏了部分类加载中的细节，如需深入了解，请自行查阅相关资料。