Java動態性有:反射機制,動態編譯/代理,字節碼操作。常見的是反射和字節碼操作。
Java讓我們在運行時識別對象和類的信息,主要有2種方式:一種是傳統的RTTI,它假定我們在編譯時已經知道了所有的類型信息;另一種是反射機制,它允許我們在運行時發現和使用類的信息。
類的生命週期
類加載初始化階段,必須對類進行初始化的情況:
1、使用new關鍵字實例化對象時、讀取或者設置一個類的靜態字段(除final常量)以及調用靜態方法的時候。
2、使用反射包(java.lang.reflect)的方法對類進行反射調用時,如果類還沒有被初始化,則需先進行初始化,這點對反射很重要。
3、當初始化一個類的時候,如果其父類還沒進行初始化則需先觸發其父類的初始化。
4、當Java虛擬機啓動時,用戶需要指定一個要執行的主類(包含main方法的類),虛擬機會先初始化這個主類
5、當使用JDK 1.7 的動態語言支持時,如果一個java.lang.invoke.MethodHandle 實例最後解析結果爲REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic的方法句柄,並且這個方法句柄對應類沒有初始化時。
不會被初始化的情況:
當訪問靜態域,只有真正聲明這個域的類菜會被初始化。
通過子類引用父類的靜態變量,不會導致子類初始化。
通過數組定義引用類,不會觸發此類初始化
引用常量不會觸發此類的初始化。
Class對象
Class類的對象作用是運行時提供或獲得某個對象的類型信息。
理解RTTI在Java中的工作原理,首先需要知道類型信息在運行時是如何表示的,這是由Class對象來完成的,它包含了與類有關的信息。Class對象就是用來創建所有“常規”對象的,Java使用Class對象來執行RTTI,即使你正在執行的是類似類型轉換這樣的操作。
每個類都會產生一個對應的Class對象,也就是保存在.class文件。
比如創建一個Shapes類,編譯Shapes類後就會創建其包含Shapes類相關類型信息的Class對象,並保存在Shapes.class字節碼文件中。
所有類都是在對其第一次使用時,動態加載到JVM的,當程序創建一個對類的靜態成員的引用時,就會加載這個類。Class對象僅在需要的時候纔會加載,static初始化是在類加載時進行的。
類加載器首先會檢查這個類的Class對象是否已被加載過,如果尚未加載,默認的類加載器就會根據類名查找對應的.class文件。
想在運行時使用類型信息,必須獲取對象的Class對象的引用,使用功能Class.forName(“Base”)可以實現該目的,或者使用base.class。
注:使用.class來創建Class對象的引用時,不會自動初始化該Class對象,使用forName()會自動初始化該Class對象。爲了使用類而做的準備工作一般有以下3個步驟:
加載:由類加載器完成,找到對應的字節碼,創建一個Class對象
鏈接:驗證類中的字節碼,爲靜態域分配空間
初始化:如果該類有超類,則對其初始化,執行靜態初始化器和靜態初始化塊
獲取Class類的四種方式
1.調用運行時類本身的.class屬性
Class clazz = String.class;
2.通過運行時類的對象獲取
Person p = new Person();
Class clazz = p.getClass();
3.通過Class的靜態方法獲取:體現反射的動態性
Class clazz = Class.forName("com.util.xxx");
4.通過類的加載器
ClassLoader classLoader = this.getClass().getClassLoader();
Class clazz = classLoader.loadClass("com.util.xxx");
這是一個實例方法,需要一個ClassLoader對象來調用該方法,該方法將Class文件加載到內存時,並不會執行類的初始化,直到這個類第一次使用時才進行初始化.該方法因爲需要得到一個ClassLoader對象,所以可以根據需要指定使用哪個類加載器.
反射
Class類和java.lang.reflect類庫一起對反射進行了支持,該類庫包含Field、Method和Constructor類,這些類的對象由JVM在啓動時創建,以表示未知類裏對應的成員。這就就可以使用Contructor創建新的對象,用get()和set()方法獲取和修改類中與Field對象關聯的字段,用invoke()方法調用與Method對象關聯的方法。另外,還可以調用getFields()、getMethods()和getConstructors()等許多便利的方法,以返回表示字段、方法、以及構造器對象的數組,這樣,對象信息可以在運行時被完全確定下來,而在編譯時不需要知道關於類的任何事情。
通過反射與一個未知類型的對象打交道時,JVM只是簡單地檢查這個對象,看它屬於哪個特定的類。因此,那個類的.class對於JVM來說必須是可獲取的,要麼在本地機器上,要麼從網絡獲取。所以對於RTTI和反射之間的真正區別只在於:
RTTI:編譯器在編譯時打開和檢查.class文件
反射:運行時打開和檢查.class文件
instanceof 關鍵字與isInstance方法
if(obj instanceof Animal){
Animal animal= (Animal) obj;
}
//isInstance方法則是Class類中的一個Native方法
if(Animal.class.isInstance(obj)){
Animal animal= (Animal) obj;
}
參考:https://blog.csdn.net/javazejian/article/details/70768369
動態編譯
就是運行時動態生成java代碼, JAVA 6.0引入了動態編譯機制。
• 動態編譯的應用場景
比如瀏覽器端編寫java代碼,上傳服務器編譯和運行。
服務器動態加載某些類文件進行編譯。
• 動態編譯的兩種做法:
通過Runtime調用javac,啓動新的進程去操作,這是一種模擬操作。
Runtime run = Runtime.getRuntime();
Process process = run.exec("javac -cp d:/myjava/ HelloWorld.java");
通過JavaCompiler動態編譯
public static int compileFile(String sourceFile){
// 動態編譯
JavaCompiler compiler = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();
int result = compiler.run(null, null, null,sourceFile);
System.out.println(result==0?" 編譯成功 ":" 編譯失敗 ");
return result;
}
第一個參數: 爲java編譯器提供參數
第二個參數: 得到 Java 編譯器的輸出信息
第三個參數: 接收編譯器的 錯誤信息
第四個參數: 可變參數(是一個String數組)能傳入一個或多個 Java 源文件
返回值: 0表示編譯成功,非0表示編譯失敗
動態編譯運行好的類:
1、通過Runtime.getRuntime() 運行啓動新的進程運行
Runtime run = Runtime.getRuntime();
Process process = run.exec("java -cp d:/myjava HelloWorld");
// Process process = run.exec("java -cp "+dir+" "+classFile);
2、通過反射運行編譯好的類
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);
//調用加載類的main方法
c.getMethod("main",String[].class).invoke(null, (Object)new String[]{});
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
腳本引擎
JAVA腳本引擎是從JDK6.0之後添加的新功能。
腳本引擎介紹:
使得 Java 應用程序可以通過一套固定的接口與各種腳本引擎交互,從而達到在 Java 平臺上調用各種腳本語言的目的。
Java 腳本 API 是連通 Java 平臺和腳本語言的橋樑。
可以把一些複雜異變的業務邏輯交給腳本語言處理。
獲得腳本引擎對象
ScriptEngineManager sem = new ScriptEngineManager();
ScriptEngine engine = sem.getEngineByName("javascript");
Java 腳本 API 爲開發者提供瞭如下功能:
獲取腳本程序輸入,通過腳本引擎運行腳本並返回運行結果,這是最核心的接口。
Java可以使用各種不同的實現,從而通用的調用js、python等腳本。
– 使用Js腳本引擎:Rhino
https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Mozilla/Projects/Rhino
Rhino 是一種使用 Java 語言編寫的 JavaScript 的開源實現,現在被集成進入JDK 6.0。
– 通過腳本引擎的運行上下文在腳本和 Java 平臺間交換數據。
– 通過 Java 應用程序調用腳本函數。
字節碼操作
就是在運行時對字節碼操作,可以讓我們實現如下功能:
動態生成新的類
動態改變某個類的結構(添加、刪除、修改 新的屬性和方法)
字節碼操作的優勢:比反射開銷小,性能高
常見的字節碼類庫如下;
-BECL :是java classworking廣泛使用的一種框架,可以深入理解JVM彙編語言進行類的操作細節。
基於JVM底層指令操作,比較難學。哈哈
-ASM :輕量級的java字節碼操作框架類庫,直接涉及JVM底層操作和指令
-CGLIB :是基於ASM的的實現,強大性能高
-Javassist :開源框架,較簡單。
支持類庫和bytecode來操作字節碼,性能相對BECL,ASM性能低下,跟CGLIB差不多,很多開源框架都在使用它,常見。