阶段07-JVM类加载与反射.md 13 KB
阶段七：JVM 类加载与反射 —— 核心知识点总纲
本阶段涵盖：类加载机制与反射、反射 Field 字段反射与 Method 方法反射 细分文档：
按日细分/20260812-笔记.md、按日细分/20260813-笔记.md学生需要重点理解、背诵、掌握的理论核心知识点。
一、类加载机制（对应 08-12）
1. Java 程序执行全流程（必背总纲）
.java 源文件 --编译--> .class 字节码 --类加载器--> 内存 --> JVM 解释 --> 二进制机器码 --> 执行
.class字节码平台无关 → Java 跨平台原理- 类加载器 = 字节码的"搬运工"（把 .class / jar 包加载进内存）
2. 类加载的 6 种时机（必背）
| # | 触发场景 | 示例 |
|---|---|---|
| ① | 创建类的实例对象 | new Demo01() |
| ② | 调用 static 方法 | Math.abs(-1) |
| ③ | 访问/赋值 static 变量 | Student.school = "..." |
| ④ | 反射创建 Class 对象 | Class.forName("...") |
| ⑤ | 初始化子类（先加载父类） | new SubStudent() |
| ⑥ | Java.exe 运行主类 | java course.Demo01 |
懒加载原则：使用时才加载。初始化子类先触发父类加载（先父后子）。
3. 类的加载过程（3 大步 5 小步，必背）
1. 加载（Loading）：通过全限定名获取字节流 → 生成 java.lang.Class 对象
2. 链接（Linking）
├── 验证（Verify）：检查字节流符合规范、无安全隐患
├── 准备（Prepare）：为 static 变量分配内存并设默认值（int→0）
└── 解析（Resolve）：符号引用 → 直接引用；用到其他类在此查找
3. 初始化（Initialization）：执行静态变量赋值、静态代码块
一句话：加载"搬文件"、验证"查安全"、准备"分默认内存"、解析"找引用的类"、初始化"跑初始化代码"。
4. 执行顺序（必背）
静态代码块（类加载初始化阶段，只执行一次）→ 普通代码块（每次 new，构造前）→ 构造方法
5. 三种类加载器（必背）
| 类加载器 | 职责 | 父加载器 |
|---|---|---|
| BootstrapClassLoader（启动） | 最核心 JDK 类 | 无（表示为 null） |
| PlatformClassLoader（平台） | JDK 特殊模块 | Bootstrap |
| SystemClassLoader（系统） | 用户类路径的类 | Platform |
- BootstrapClassLoader 由 C/C++ 实现，Java 中表示为 null；对 null 调 getParent() 空指针
- 获取：
ClassLoader.getSystemClassLoader()→ 逐级getParent()
6. 双亲委派模型（必背）
概念：类加载器收到加载请求不自己先加载，先委派给父加载器，递归到最顶层；顶层能加载就成功，顶层不行才由子加载器尝试。
- 委派向上（子→父→最顶层）；回退向下（顶层→子）
- 核心类（java.lang.String）由顶层加载；用户类由系统类加载器加载
为什么需要双亲委派（三原因必背）：
- 避免类被重复加载：同一类全 JVM 只有一个 Class 对象（唯一性 = 类 + 类加载器共同决定）
- 保证核心类库安全：用户写的假
java.lang.String永远不会被加载 - 保证类的唯一性：避免多份 String 类型混乱
7. 类加载器加载配置文件（getResourceAsStream + Properties）
ClassLoader cl = ClassLoader.getSystemClassLoader();
InputStream in = cl.getResourceAsStream("prop.properties"); // classpath 根目录
Properties pro = new Properties();
pro.load(in);
String driver = pro.getProperty("db.driver");
in.close();
- Properties：父类 Hashtable、Map 实现类；
load()加载、getProperty(key)取值 - 意义：配置与代码分离（改配置不用改代码）；DB 四要素 driver/url/username/password
二、反射机制（对应 08-12）
1. 概念（必背）
反射是 Java 的运行时动态机制：运行状态中能获取任意类的所有属性方法（包括 private）、调用任意对象的任意属性和方法。反射是 Spring/MyBatis/Hibernate/JDBC 等框架的基础。
2. 普通调用 vs 反射调用（5 维对比必背）
| 维度 | 普通调用 | 反射调用 |
|---|---|---|
| 获取信息时机 | 编译期写死 | 运行时动态 |
| 依赖关系 | 强耦合 | 解耦 |
| 创建对象 | new 类名() |
Class.forName() + newInstance() |
| 调用方法 | 对象.方法() |
method.invoke(对象, 参数) |
| 灵活性 | 固定 | 高度灵活 |
3. 反射的注意事项（必背）
日常业务开发尽量不用反射（像开挂）：①可能破坏封装性（能拿 private）②效率低（比正常创建低 3~100 倍）。
学习反射的目的：理解框架底层源码 + 架构/中间件做解耦适配。
4. 反射工作机制（必背链条）
Person.java → javac → Person.class → 类加载器 → Class 对象（类的类模板）
├── Constructor → newInstance() 创建对象
├── Field → get/set 读写字段
└── Method → invoke() 执行方法
5. 反射核心类
Class（反射入口）/ Constructor（创建对象）/ Field（读写字段）/ Method（调用方法）/ Modifier（解析修饰符）/ Parameter（方法参数）
6. 获取 Class 对象的三种方式（必背）
| 方式 | 写法 | 特点 |
|---|---|---|
| 方式一 | Student.class |
最直接，编译期类型检查 |
| 方式二 | student.getClass() |
Object 方法，需有对象 |
| 方式三 | Class.forName("course.Student") |
字符串传类名最灵活，框架最常用；写错抛 ClassNotFoundException |
三个重要验证：
- 殊途同归：三种方式拿到同一个对象（clazz1 == clazz2 == clazz3 全 true）
- 基本类型和数组也有 Class 对象：
int.class == Integer.TYPE - 类加载时机差异：
Class.forName()会触发静态代码块；类名.class和对象.getClass()不触发
查看类型信息： getName()（全类名）/ getSimpleName() / getSuperclass() / getPackage()
7. 反射 Constructor（构造方法）
4 个获取 API：
| 方法 | 是否含 private |
|---|---|
getConstructors() |
❌ 只 public |
getConstructor(Class...) |
❌ 只 public |
getDeclaredConstructors() |
✅ 含私有 |
getDeclaredConstructor(Class...) |
✅ 含私有 |
暴力反射： 私有构造直接 newInstance() 报权限错，先 setAccessible(true) 放开权限。
Constructor<?> dc = studentClass.getDeclaredConstructor(String.class, Integer.class);
dc.setAccessible(true);
Object o = dc.newInstance("张三", 1001);
反射受检异常： ClassNotFoundException / NoSuchMethodException / InstantiationException / IllegalAccessException / InvocationTargetException
三、反射 Field 字段反射（对应 08-13）
1. Field 概述
Field 对象代表类中的一个成员变量。 get() 读、set() 写。
框架典型应用：ORM 框架把数据库数据映射到 Java 类，用的就是 Field.set()（ORM 底层原理）。
2. 获取 Field 的 4 个 API（必背）
| 方法 | 含 private | 含父类继承 |
|---|---|---|
getFields() |
❌ | ✅ |
getField(name) |
❌ | ✅ |
getDeclaredFields() |
✅ 本类全部 | ❌ |
getDeclaredField(name) |
✅ | ❌ |
3. Field 常用方法（必背）
get(obj) 读值 / set(obj, 值) 赋值 / setAccessible(true) 暴力反射 / getType() 类型 / getName() 属性名 / getModifiers() 修饰符（int，Modifier.toString() 解析）
4. 操作静态属性（对象参数传 null，必背）
| 场景 | get 参数 | set 参数 | 原因 |
|---|---|---|---|
| 实例属性 | get(对象) |
set(对象, 值) |
属于某个对象 |
| 静态属性 | get(null) |
set(null, 值) |
属于整个类 |
5. 四个典型操作
// ① 遍历所有属性，输出修饰符+类型+属性名
Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();
for (Field f : fields) {
System.out.println(Modifier.toString(f.getModifiers()) + " " + f.getType().getSimpleName() + " " + f.getName());
}
// ② 操作 public 字段
Field emailField = clazz.getField("email");
emailField.get(s); emailField.set(s, "lisi@qq.com");
// ③ 操作 private 字段（暴力反射）
Field nameField = clazz.getDeclaredField("name");
nameField.setAccessible(true); nameField.get(s); nameField.set(s, "李四");
// ④ 操作 static 字段（传 null）
Field schoolField = clazz.getDeclaredField("school");
schoolField.get(null); schoolField.set(null, "新学校");
四、反射 Method 方法反射（对应 08-13）
1. Method 概述
Method 对象代表类中的一个方法。 反射通过 Method.invoke(对象, 参数...) 调用方法，等价于 对象.方法(参数)——方法名称和参数运行时才确定。
应用：动态代理、测试框架（JUnit）、注解解释器、框架调用 setter/getter。
2. 获取 Method 的 4 个 API（必背）
| 方法 | 含 private | 含父类/接口继承 |
|---|---|---|
getMethods() |
❌ | ✅（含 toString/hashCode） |
getMethod(name, parameterTypes) |
❌ | ✅ |
getDeclaredMethods() |
✅ 本类全部 | ❌ |
getDeclaredMethod(name, parameterTypes) |
✅ | ❌ |
重载方法必须指明参数类型（必背）：
getMethod("setName", String.class) // String.class 用来区分同名重载
不写或写错参数类型都抛
NoSuchMethodException。
3. Method 常用方法（必背）
invoke(obj, args) 调用 / setAccessible(true) 暴力反射 / getReturnType() 返回值类型 / getParameterTypes() 参数类型数组 / getModifiers() 修饰符
4. invoke 的四种调用规律（重点必背）
| 方法类型 | invoke 写法 |
|---|---|
| public 实例方法 | invoke(对象, 参数...) |
| static 静态方法 | invoke(null, 参数...) |
| void 无返回值方法 | 调用后返回 null |
| private 私有方法 | 先 setAccessible(true) 再 invoke |
五、反射知识全景总览（四类知识地图，必背）
12 个获取 API 的统一规律（3 组 × 4 个）
| 成员 | 取多个（数组） | 取单个 | 含私有数组 | 含私有单个 |
|---|---|---|---|---|
| 属性 | getFields() |
getField(name) |
getDeclaredFields() |
getDeclaredField(name) |
| 方法 | getMethods() |
getMethod(name, 参数类型...) |
getDeclaredMethods() |
getDeclaredMethod(name, 参数类型...) |
| 构造 | getConstructors() |
getConstructor(参数类型...) |
getDeclaredConstructors() |
getDeclaredConstructor(参数类型...) |
口诀（贯穿三组）：含
Declared的能拿私有（本类全部），不含Declared的只能拿 public（含父类/接口继承）。
每类反射对象的关键方法
| 类别 | 关注点 | 关键方法 |
|---|---|---|
| Field 属性 | 属性组成部分 | 名字 getName、修饰符 getModifiers、值 get/set |
| Method 方法 | 方法组成部分 | 名字 getName、执行 invoke、返回值 getReturnType、参数 getParameterTypes、修饰符 getModifiers |
| Constructor 构造 | 构造组成部分 | 修饰符 getModifiers、参数 getParameterTypes、创建 newInstance |
反射三大成员统一套路（必背）
getDeclaredXxx 拿私有 + setAccessible(true) 放开权限 + 执行操作（Constructor→newInstance / Field→get/set / Method→invoke）；操作静态成员（属性/方法）对象参数传 null。
本阶段必须背诵的核心口诀
- 类加载 6 时机 + 懒加载原则
- 加载 → 链接（验证/准备/解析）→ 初始化（3 大步 5 小步）
- 静态代码块 → 代码块 → 构造方法
- 三种类加载器：系统 → 平台 → 启动（null）
- 双亲委派：委派向上、回退向下；三原因（避免重复加载/核心类安全/保证唯一性）
- 反射 = 运行时动态获取类信息 + 动态调用；从 Class 对象出发（Constructor/Field/Method）
- 三种获取 Class：类名.class / 对象.getClass() / Class.forName()（最灵活、触发静态块）
- Declared 口诀：含 Declared 拿私有，不含只拿 public
- setAccessible(true) = 暴力反射（访问私有成员的关键一步）
- invoke 四规律：实例传对象、静态传 null、void 返回 null、private 先 setAccessible
- 反射三件套：Constructor 建对象 + Field 读写字段 + Method 调用方法
- 操作静态成员传 null（属性/方法统一规律）