1、java内存分析

2、了解:类的加载过程

当程序主动使用某个类时，如果该类还未被加载到内存中，则系统会通过如下三个步骤来对该类进行初始化。

3、类的加载与ClassLoader的理解

加载:将class文件字节码内容加载到内存中，并将这些静态数据转换成方法区的运行时数据结构,然后生成一个代表这个类的java.lang.Class对象.

链接:将Java类的二进制代码合并到JVM的运行状态之中的过程。

验证:确保加载的类信息符合JVM规范，没有安全方面的问题

准备:正式为类变量(static) 分配内存并设置类变量默认初始值的阶段,这些内存都将在方法区中进行分配。

解析:虚拟机常量池内的符号引用(常量名)替换为直接引用(地址)的过程。

初始化:

执行类构造器<clinit> ()方法的过程。类构造器< clinit> ()方法是由编译期自动收集类中所有类变量的赋值动作和静态代码块中的语句合并产生的。(类构造器是构造类信息的，不是构造该类对象的构造器)。

当初始化- 个类的时候，如果发现其父类还没有进行初始化，则需要先触发其父类的初始化。

虚拟机会保证一个类的< clinit> ()方法在多线程环境中被正确加锁和同步。

package org.allen.reflection;

/**
 * @author allen
 * @date 2021/8/25 23:37
 */
public class Test04 {
    public static void main(String[] args) {
        A a = new A();
        System.out.println(a.m);

        /**
         * 1、加载到内存，会产生一个类对应Class对象
         * 2、链接，链接结束后 m = 0
         * 3、初始化
         *      <clinit>(){
         *          System.out.println("A静态代码块初始化");
         *          m = 300;
         *          m = 100;
         *      }
         *
         *      m = 100;
         */
    }

}

class A {
    static {
        System.out.println("A静态代码块初始化");
        m = 300;
    }

    static int m = 100;

    public A() {
        System.out.println("A类的无参构造方法初始化");
    }
}

4、什么时候会发生类初始化?

类的主动引用(一定会发生类的初始化)

当虚拟机启动，先初始化main方法所在的类

new一个类的对象

调用类的静态成员(除了final常量)和静态方法

使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用.

当初始化一个类，如果其父类没有被初始化，则先会初始化它的父类

类的被动引用(不会发生类的初始化)

当访问一个静态域时，只有真正声明这个域的类才会被初始化。如:当通过子类引用父类的静态变量，不会导致子类初始化

通过数组定义类引用，不会触发此类的初始化

引用常量不会触发此类的初始化(常量在链接阶段就存入调用类的常量池中了)

package org.allen.reflection;

/**
 * 测试类什么时候会初始化
 * @author allen
 * @date 2021/8/25 23:44
 */
public class Test05 {

    static {
        System.out.println("Main类被加载");
    }

    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        //1、主动引用
//        Son son = new Son();

        //反射也会产生主动引用
//        Class.forName("org.allen.reflection.Son");

        //不会产生类的引用的方法
//        System.out.println(Son.b);

//        Son[] son = new Son[5];

        System.out.println(Son.M);
    }

}

class Father {

    static int b = 2;

    static {
        System.out.println("父类被加载");
    }
}

class Son extends Father {
    static {
        System.out.println("子类被加载");
        m = 300;
    }

    static int m = 100;

    static final int M = 1;
}

5、类加载器的作用

类加载的作用:将class文件字节码内容加载到内存中，并将这些静态数据转换成方法区的运行时数据结构，然后在堆中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区中类数据的访问入口。

类缓存:标准的JavaSE类加载器可以按要求查找类，但一旦某个类被加载到类加载器中，它将维持加载(缓存) 一段时间。不过JVM垃圾回收机制可以回收这些Class对象。

类加载器作用是用来把类(class)装载进内存的。JVM 规范定义了如下类型的类的加载器。

引导类加载器:用C++编写的，是JVM自带的类加载器，负责Java平台核心库，用来装载核心类库。该加载器无法直接获取

扩展类加载器:负责jre/lib/ext目录下的jar包或-D java.ext.dirs指定目录下的jar包装入工作库

系统类加载器:负责java - classpath或-Djava.class.path所指的目录下的类与jar包装入工作，是最常用的加载器

package org.allen.reflection;

/**
 * @author allen
 * @date 2021/8/26 22:18
 */
public class Test06 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        //获取系统类的加载器
        ClassLoader systemClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
        System.out.println(systemClassLoader);

        //获取系统类的加载器的父类加载器-->扩展类加载器
        ClassLoader parent = systemClassLoader.getParent();
        System.out.println(parent);

        //获取扩展类加载器的父类加载器-->根加载器
        ClassLoader parent1 = parent.getParent();
        System.out.println(parent1);

        //测试当前类是哪个类加载器加载的
        ClassLoader classLoader = Class.forName("org.allen.reflection.Test06").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);

        //测试jdk内置的类是哪个类加载器加载的
        ClassLoader classLoader1 = Class.forName("java.lang.Object").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader1);

        //如何获取系统类加载器可以加载的路径
        System.out.println(System.getProperty("java.class.path"));

        /**
         * /Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_202.jdk/Contents/Home/jre/lib/charsets.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_202.jdk/Contents/Home/jre/lib/deploy.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_202.jdk/Contents/Home/jre/lib/ext/cldrdata.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_202.jdk/Contents/Home/jre/lib/ext/dnsns.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_202.jdk/Contents/Home/jre/lib/ext/jaccess.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_202.jdk/Contents/Home/jre/lib/ext/jfxrt.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_202.jdk/Contents/Home/jre/lib/ext/localedata.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_202.jdk/Contents/Home/jre/lib/ext/nashorn.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_202.jdk/Contents/Home/jre/lib/ext/sunec.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_202.jdk/Contents/Home/jre/lib/ext/sunjce_provider.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_202.jdk/Contents/Home/jre/lib/ext/sunpkcs11.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_202.jdk/Contents/Home/jre/lib/ext/zipfs.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_202.jdk/Contents/Home/jre/lib/javaws.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_202.jdk/Contents/Home/jre/lib/jce.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_202.jdk/Contents/Home/jre/lib/jfr.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_202.jdk/Contents/Home/jre/lib/jfxswt.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_202.jdk/Contents/Home/jre/lib/jsse.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_202.jdk/Contents/Home/jre/lib/management-agent.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_202.jdk/Contents/Home/jre/lib/plugin.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_202.jdk/Contents/Home/jre/lib/resources.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_202.jdk/Contents/Home/jre/lib/rt.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_202.jdk/Contents/Home/lib/ant-javafx.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_202.jdk/Contents/Home/lib/dt.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_202.jdk/Contents/Home/lib/javafx-mx.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_202.jdk/Contents/Home/lib/jconsole.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_202.jdk/Contents/Home/lib/packager.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_202.jdk/Contents/Home/lib/sa-jdi.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_202.jdk/Contents/Home/lib/tools.jar
         * :/Users/allen/IdeaProjects/AllenTestDemo/AnnotationDemo/target/classes:/Applications/IntelliJ IDEA.app/Contents/lib/idea_rt.jar
         */
    }
}

6、获取运行时类的完整结构

通过反射获取运行时类的完整结构

Field、Method、 Constructor、 Superclass、 Interface、 Annotation

实现的全部接口

所继承的父类

全部的构造器

全部的方法

全部的Field

注解

/**
 * 实体类 pojo、entity
 */
class User {
    private int id;
    private String name;
    private int age;

    public User() {
    }

    public User(int id, String name, int age) {
        this.id = id;
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public int getId() {
        return id;
    }

    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "User{" +
                "id=" + id +
                ", name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

package org.allen.reflection;

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;

/**
 * 获得类的信息
 * @author allen
 * @date 2021/8/26 22:38
 */
public class Test07 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, NoSuchMethodException {
        Class<?> c1 = Class.forName("org.allen.reflection.User");

        //获得类的名字
        System.out.println(c1.getName());   //获得包名 + 类名
        System.out.println(c1.getSimpleName());     //获得类名

        System.out.println("===================================");

        //获得类的属性
        Field[] fields = c1.getFields();    //只能找到public属性
        for (Field field : fields) {
            System.out.println(field);
        }

        fields = c1.getDeclaredFields();    //找到全部的属性
        for (Field field : fields) {
            System.out.println(field);
        }

        //获得指定属性的值
        Field name = c1.getDeclaredField("name");
        System.out.println(name);

        System.out.println("===================================");

        //获得类的方法
        Method[] methods = c1.getMethods();     //获得本类及其父类全部的public方法
        for (Method method : methods) {
            System.out.println("正常的：" + method);
        }

        methods = c1.getDeclaredMethods();      //获得本类的所有方法
        for (Method method : methods) {
            System.out.println("getDeclaredMethods" + method);
        }

        System.out.println("===================================");

        //获取指定方法
        Method getName = c1.getMethod("getName", null);
        Method setName = c1.getMethod("setName", String.class);
        System.out.println(getName);
        System.out.println(setName);

        System.out.println("===================================");

        //获得指定的构造器
        Constructor<?>[] constructors = c1.getConstructors();
        for (Constructor<?> constructor : constructors) {
            System.out.println(constructor);
        }

        constructors = c1.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor<?> constructor : constructors) {
            System.out.println("####" + constructor);
        }

        //获取指定的构造器
        Constructor<?> declaredConstructor = c1.getDeclaredConstructor(int.class, String.class, int.class);
        System.out.println(declaredConstructor);
    }
}

7、有了Class对象,能做什么?

创建类的对象:调用Class对象的newInstance()方法

1)类必须有一个无参数的构造器。

2)类的构造器的访问权限需要足够

思考?

难道没有无参的构造器就不能创建对象了吗？只要在操作的时候明确的调用类中的构造器，并将参数传递进去之后，才可以实例化操作。

步骤如下:

1)通过Class类的getDeclaredConstructor(Class .. parameterTypes)取得本类的指定形参类型的构造器

2)向构造器的形参中传递一个对象数组进去,里面包含了构造器中所需的各个参数。

3)通过Constructor实例化对象

8、调用指定的方法

通过反射，调用类中的方法，通过Method类完成。

①通过Class类的getMethod(String name,Class... parameterTypes)方法取得一个Method对象，并设置此方法操作时所需要的参数类型。

②之后使用Object invoke(Object obj, Object[] args)进行调用，并向方法中传递要设置的obj对象的参数信息。

Object invoke(Object obj, Object ... args)

Object 对应原方法的返回值，若原方法无返回值，此时返回null

若原方法若为静态方法，此时形参Object obj可为null

若原方法形参列表为空，则Object[] args为null

若原方法声明为private,则需要在调用此invoke()方法前，显式调用方法对象的setAccessible(true)方法,将可访问private的方法。

9、setAccessible

Method和Field、Constructor对象都有setAccessible()方法。

setAccessible作用是启动和禁用访问安全检查的开关。

参数值为true则指示反射的对象在使用时应该取消Java语言访问检查。

提高反射的效率。如果代码中必须用反射，而该句代码需要频繁的被调用，那么请设置为true.

使得原本无法访问的私有成员也可以访问

参数值为false则指示反射的对象应该实施Java语言访问检查

package org.allen.reflection;

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;

/**
 * 动态创建对象，通过反射
 * @author allen
 * @date 2021/8/29 21:33
 */
public class Test08 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //获取Class对象
        Class<?> c1 = Class.forName("org.allen.reflection.User");

        //构造一个对象
        User user = (User) c1.newInstance();    //本质是调用了类的无参构造器
        System.out.println(user);

        //通过构造器创建对象
        Constructor<?> declaredConstructor = c1.getDeclaredConstructor(int.class, String.class, int.class);
        User zhangsan = (User) declaredConstructor.newInstance(1, "法外狂徒张三", 18);
        System.out.println(zhangsan);

        //通过反射调用普通方法
        User user2 = (User) c1.newInstance();
        //通过反射获取一个方法
        Method setName = c1.getDeclaredMethod("setName", String.class);
        //invoke:激活的意思
        //（对象， 方法值）
        setName.invoke(user2, "李四");
        System.out.println(user2);

        //通过反射获取属性
        User user3 = (User) c1.newInstance();
        Field name = c1.getDeclaredField("name");
        //不能直接操作私有属性，我们需要关闭程序的安全检测，属性或者方法的name.setAccessible(true);
        name.setAccessible(true);
        name.set(user3, "蟑螂恶霸");
        System.out.println(user3);
    }
}

10、分析性能问题

package org.allen.reflection;

import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;

/**
 * 分析性能问题
 * @author allen
 * @date 2021/8/29 22:08
 */
public class Test09 {

    //普通方式调用
    public static void test01() {
        User user = new User();
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 1000000000; i++) {
            user.getName();
        }
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("普通方式执行10亿次：" + (endTime - startTime) + "ms");
    }

    //反射方式调用
    public static void test02() throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {
        Class<?> c1 = Class.forName("org.allen.reflection.User");
        User user = (User) c1.newInstance();
        Method getName = c1.getDeclaredMethod("getName");
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 1000000000; i++) {
            getName.invoke(user, null);
        }
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("反射方式调用执行10亿次：" + (endTime - startTime) + "ms");
    }

    //反射方式调用 关闭检测
    public static void test03() throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException{
        Class<?> c1 = Class.forName("org.allen.reflection.User");
        User user = (User) c1.newInstance();
        Method getName = c1.getDeclaredMethod("getName");
        getName.setAccessible(true);
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 1000000000; i++) {
            getName.invoke(user, null);
        }
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("反射方式调用 关闭检测执行10亿次：" + (endTime - startTime) + "ms");
    }

    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InvocationTargetException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException {
        test01();
        test02();
        test03();
    }
}

11、反射操作泛型

Java采用泛型擦除的机制来引|入泛型，Java中的泛型仅仅是给编译器javac使用的，确保数据的安全性和免去强制类型转换问题，但是，一旦编译完成，所有和泛型有关的类型全部擦除

为了通过反射操作这些类型, Java新增了ParameterizedType , GenericArrayType ，TypeVariable和WildcardType几种类型来代表不能被归一到Class类中的类型但是又和原始类型齐名的类型.

ParameterizedType :表示一种参数化类型,比如Collection<String>

GenericArrayType :表示一种元素类型是参数化类型或者类型变量的数组类型

TypeVariable :是各种类型变量的公共父接口

WildcardType :代表一种通配符类型表达式

package org.allen.reflection;

import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.ParameterizedType;
import java.lang.reflect.Type;
import java.util.List;
import java.util.Map;

/**
 * 通过反射获取泛型
 * @author allen
 * @date 2021/8/29 22:27
 */
public class Test10 {

    public void test01(Map<String, User> map, List<User> list) {
        System.out.println("test01");
    }

    public Map<String, User> test02() {
        System.out.println("test02");
        return null;
    }

    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException {
        Method test01 = Test10.class.getMethod("test01", Map.class, List.class);
        Type[] genericParameterTypes = test01.getGenericParameterTypes();
        for (Type genericParameterType : genericParameterTypes) {
            System.out.println(genericParameterType);
            if (genericParameterType instanceof ParameterizedType) {
                Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) genericParameterType).getActualTypeArguments();
                for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments) {
                    System.out.println("\t" + actualTypeArgument);
                }
            }
        }
        System.out.println("========================================================");

        Method test02 = Test10.class.getMethod("test02", null);
        Type genericReturnType = test02.getGenericReturnType();
        System.out.println(genericReturnType);
        if (genericReturnType instanceof ParameterizedType) {
            Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) genericReturnType).getActualTypeArguments();
            for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments) {
                System.out.println("\t" + actualTypeArgument);
            }
        }
    }
}

12、反射操作注解

getAnnotations

getAnnotation

练习:ORM

了解什么是ORM?

Object relationship Mapping -->对象关系映射

类和表结构对应

属性和字段对应

对象和记录对应

要求 :利用注解和反射完成类和表结构的映射关系

package org.allen.reflection;

import lombok.Data;

import java.lang.annotation.*;
import java.lang.reflect.Field;

/**
 * 练习反射操作注解
 * @author allen
 * @date 2021/8/29 23:11
 */
public class Test11 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
        Class<?> c1 = Class.forName("org.allen.reflection.Student2");
        //通过反射获取注解 
        Annotation[] annotations = c1.getAnnotations();
        for (Annotation annotation : annotations) {
            System.out.println(annotation);
        }
        //获取注解value的值
        TableKuang tableKuang = c1.getAnnotation(TableKuang.class);
        String value = tableKuang.value();
        System.out.println(value);
        //获得类指定的注解
        Field name = c1.getDeclaredField("name");
        FieldKuang fieldKuang = name.getAnnotation(FieldKuang.class);
        System.out.println(fieldKuang.columnName());
        System.out.println(fieldKuang.type());
        System.out.println(fieldKuang.length());
    }
}

@Data
@TableKuang("db_student")
class Student2 {
    @FieldKuang(columnName = "db_id", type = "int", length = 10)
    private int id;
    @FieldKuang(columnName = "db_age", type = "int", length = 10)
    private int age;
    @FieldKuang(columnName = "db_name", type = "varchar", length = 3)
    private String name;
}

//类名的注解
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface TableKuang {
    String value();
}

//属性的注解
@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface FieldKuang {
    String columnName();
    String type();
    int length();
}