Java动态性有:反射机制,动态编译/代理,字节码操作。常见的是反射和字节码操作。
Java让我们在运行时识别对象和类的信息,主要有2种方式:一种是传统的RTTI,它假定我们在编译时已经知道了所有的类型信息;另一种是反射机制,它允许我们在运行时发现和使用类的信息。
类的生命周期
类加载初始化阶段,必须对类进行初始化的情况:
1、使用new关键字实例化对象时、读取或者设置一个类的静态字段(除final常量)以及调用静态方法的时候。
2、使用反射包(java.lang.reflect)的方法对类进行反射调用时,如果类还没有被初始化,则需先进行初始化,这点对反射很重要。
3、当初始化一个类的时候,如果其父类还没进行初始化则需先触发其父类的初始化。
4、当Java虚拟机启动时,用户需要指定一个要执行的主类(包含main方法的类),虚拟机会先初始化这个主类
5、当使用JDK 1.7 的动态语言支持时,如果一个java.lang.invoke.MethodHandle 实例最后解析结果为REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic的方法句柄,并且这个方法句柄对应类没有初始化时。
不会被初始化的情况:
当访问静态域,只有真正声明这个域的类菜会被初始化。
通过子类引用父类的静态变量,不会导致子类初始化。
通过数组定义引用类,不会触发此类初始化
引用常量不会触发此类的初始化。
Class对象
Class类的对象作用是运行时提供或获得某个对象的类型信息。
理解RTTI在Java中的工作原理,首先需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对象就是用来创建所有“常规”对象的,Java使用Class对象来执行RTTI,即使你正在执行的是类似类型转换这样的操作。
每个类都会产生一个对应的Class对象,也就是保存在.class文件。
比如创建一个Shapes类,编译Shapes类后就会创建其包含Shapes类相关类型信息的Class对象,并保存在Shapes.class字节码文件中。
所有类都是在对其第一次使用时,动态加载到JVM的,当程序创建一个对类的静态成员的引用时,就会加载这个类。Class对象仅在需要的时候才会加载,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,如果尚未加载,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,必须获取对象的Class对象的引用,使用功能Class.forName(“Base”)可以实现该目的,或者使用base.class。
注:使用.class来创建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。为了使用类而做的准备工作一般有以下3个步骤:
加载:由类加载器完成,找到对应的字节码,创建一个Class对象
链接:验证类中的字节码,为静态域分配空间
初始化:如果该类有超类,则对其初始化,执行静态初始化器和静态初始化块
获取Class类的四种方式
1.调用运行时类本身的.class属性
Class clazz = String.class;
2.通过运行时类的对象获取
Person p = new Person();
Class clazz = p.getClass();
3.通过Class的静态方法获取:体现反射的动态性
Class clazz = Class.forName("com.util.xxx");
4.通过类的加载器
ClassLoader classLoader = this.getClass().getClassLoader();
Class clazz = classLoader.loadClass("com.util.xxx");
这是一个实例方法,需要一个ClassLoader对象来调用该方法,该方法将Class文件加载到内存时,并不会执行类的初始化,直到这个类第一次使用时才进行初始化.该方法因为需要得到一个ClassLoader对象,所以可以根据需要指定使用哪个类加载器.
反射
Class类和java.lang.reflect类库一起对反射进行了支持,该类库包含Field、Method和Constructor类,这些类的对象由JVM在启动时创建,以表示未知类里对应的成员。这就就可以使用Contructor创建新的对象,用get()和set()方法获取和修改类中与Field对象关联的字段,用invoke()方法调用与Method对象关联的方法。另外,还可以调用getFields()、getMethods()和getConstructors()等许多便利的方法,以返回表示字段、方法、以及构造器对象的数组,这样,对象信息可以在运行时被完全确定下来,而在编译时不需要知道关于类的任何事情。
通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,看它属于哪个特定的类。因此,那个类的.class对于JVM来说必须是可获取的,要么在本地机器上,要么从网络获取。所以对于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
instanceof 关键字与isInstance方法
if(obj instanceof Animal){
Animal animal= (Animal) obj;
}
//isInstance方法则是Class类中的一个Native方法
if(Animal.class.isInstance(obj)){
Animal animal= (Animal) obj;
}
参考:https://blog.csdn.net/javazejian/article/details/70768369
动态编译
就是运行时动态生成java代码, JAVA 6.0引入了动态编译机制。
• 动态编译的应用场景
比如浏览器端编写java代码,上传服务器编译和运行。
服务器动态加载某些类文件进行编译。
• 动态编译的两种做法:
通过Runtime调用javac,启动新的进程去操作,这是一种模拟操作。
Runtime run = Runtime.getRuntime();
Process process = run.exec("javac -cp d:/myjava/ HelloWorld.java");
通过JavaCompiler动态编译
public static int compileFile(String sourceFile){
// 动态编译
JavaCompiler compiler = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();
int result = compiler.run(null, null, null,sourceFile);
System.out.println(result==0?" 编译成功 ":" 编译失败 ");
return result;
}
第一个参数: 为java编译器提供参数
第二个参数: 得到 Java 编译器的输出信息
第三个参数: 接收编译器的 错误信息
第四个参数: 可变参数(是一个String数组)能传入一个或多个 Java 源文件
返回值: 0表示编译成功,非0表示编译失败
动态编译运行好的类:
1、通过Runtime.getRuntime() 运行启动新的进程运行
Runtime run = Runtime.getRuntime();
Process process = run.exec("java -cp d:/myjava HelloWorld");
// Process process = run.exec("java -cp "+dir+" "+classFile);
2、通过反射运行编译好的类
public static void runJavaClassByReflect(String dir,String classFile) throws Exception{
try {
URL[] urls = new URL[] {new URL("file:/"+dir)};
URLClassLoader loader = new URLClassLoader(urls);
Class c = loader.loadClass(classFile);
//调用加载类的main方法
c.getMethod("main",String[].class).invoke(null, (Object)new String[]{});
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
脚本引擎
JAVA脚本引擎是从JDK6.0之后添加的新功能。
脚本引擎介绍:
使得 Java 应用程序可以通过一套固定的接口与各种脚本引擎交互,从而达到在 Java 平台上调用各种脚本语言的目的。
Java 脚本 API 是连通 Java 平台和脚本语言的桥梁。
可以把一些复杂异变的业务逻辑交给脚本语言处理。
获得脚本引擎对象
ScriptEngineManager sem = new ScriptEngineManager();
ScriptEngine engine = sem.getEngineByName("javascript");
Java 脚本 API 为开发者提供了如下功能:
获取脚本程序输入,通过脚本引擎运行脚本并返回运行结果,这是最核心的接口。
Java可以使用各种不同的实现,从而通用的调用js、python等脚本。
– 使用Js脚本引擎:Rhino
https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Mozilla/Projects/Rhino
Rhino 是一种使用 Java 语言编写的 JavaScript 的开源实现,现在被集成进入JDK 6.0。
– 通过脚本引擎的运行上下文在脚本和 Java 平台间交换数据。
– 通过 Java 应用程序调用脚本函数。
字节码操作
就是在运行时对字节码操作,可以让我们实现如下功能:
动态生成新的类
动态改变某个类的结构(添加、删除、修改 新的属性和方法)
字节码操作的优势:比反射开销小,性能高
常见的字节码类库如下;
-BECL :是java classworking广泛使用的一种框架,可以深入理解JVM汇编语言进行类的操作细节。
基于JVM底层指令操作,比较难学。哈哈
-ASM :轻量级的java字节码操作框架类库,直接涉及JVM底层操作和指令
-CGLIB :是基于ASM的的实现,强大性能高
-Javassist :开源框架,较简单。
支持类库和bytecode来操作字节码,性能相对BECL,ASM性能低下,跟CGLIB差不多,很多开源框架都在使用它,常见。