除了int
等基本类型外,Java的其他类型全部都是class
(包括interface
)。例如:
String
Object
Runnable
Exception
...
仔细思考,我们可以得出结论:class
(包括interface
)的本质是数据类型(Type
)。无继承关系的数据类型无法赋值:
Number n = new Double(123.456); // OKString s = new Double(123.456); // compile error!
而class
是由JVM在执行过程中动态加载的。JVM在第一次读取到一种class
类型时,将其加载进内存。
每加载一种class
,JVM就为其创建一个Class
类型的实例,并关联起来。注意:这里的Class
类型是一个名叫Class
的class
。它长这样:
public final class Class { private Class() {} }
以String
类为例,当JVM加载String
类时,它首先读取String.class
文件到内存,然后,为String
类创建一个Class
实例并关联起来:
Class cls = new Class(String);
这个Class
实例是JVM内部创建的,如果我们查看JDK源码,可以发现Class
类的构造方法是private
,只有JVM能创建Class
实例,我们自己的Java程序是无法创建Class
实例的。
所以,JVM持有的每个Class
实例都指向一个数据类型(class
或interface
):
┌───────────────────────────┐ │ Class Instance │──────> String ├───────────────────────────┤ │name = "java.lang.String" │ └───────────────────────────┘ ┌───────────────────────────┐ │ Class Instance │──────> Random ├───────────────────────────┤ │name = "java.util.Random" │ └───────────────────────────┘ ┌───────────────────────────┐ │ Class Instance │──────> Runnable ├───────────────────────────┤ │name = "java.lang.Runnable"│ └───────────────────────────┘
一个Class
实例包含了该class
的所有完整信息:
┌───────────────────────────┐ │ Class Instance │──────> String ├───────────────────────────┤ │name = "java.lang.String" │ ├───────────────────────────┤ │package = "java.lang" │ ├───────────────────────────┤ │super = "java.lang.Object" │ ├───────────────────────────┤ │interface = CharSequence...│ ├───────────────────────────┤ │field = value[],hash,... │ ├───────────────────────────┤ │method = indexOf()... │ └───────────────────────────┘
由于JVM为每个加载的class
创建了对应的Class
实例,并在实例中保存了该class
的所有信息,包括类名、包名、父类、实现的接口、所有方法、字段等,因此,如果获取了某个Class
实例,我们就可以通过这个Class
实例获取到该实例对应的class
的所有信息。
这种通过Class
实例获取class
信息的方法称为反射(Reflection)。
如何获取一个class
的Class
实例?有三个方法:
方法一:直接通过一个class
的静态变量class
获取:
Class cls = String.class;
方法二:如果我们有一个实例变量,可以通过该实例变量提供的getClass()
方法获取:
String s = "Hello"; Class cls = s.getClass();
方法三:如果知道一个class
的完整类名,可以通过静态方法Class.forName()
获取:
Class cls = Class.forName("java.lang.String");
因为Class
实例在JVM中是唯一的,所以,上述方法获取的Class
实例是同一个实例。可以用==
比较两个Class
实例:
Class cls1 = String.class;String s = "Hello";Class cls2 = s.getClass(); boolean sameClass = cls1 == cls2; // true
注意一下Class
实例比较和instanceof
的差别:
Integer n = new Integer(123);boolean b1 = n instanceof Integer; // true,因为n是Integer类型boolean b2 = n instanceof Number; // true,因为n是Number类型的子类boolean b3 = n.getClass() == Integer.class; // true,因为n.getClass()返回Integer.classboolean b4 = n.getClass() == Number.class; // false,因为Integer.class!=Number.class
用instanceof
不但匹配指定类型,还匹配指定类型的子类。而用==
判断class
实例可以精确地判断数据类型,但不能作子类型比较。
通常情况下,我们应该用instanceof
判断数据类型,因为面向抽象编程的时候,我们不关心具体的子类型。只有在需要精确判断一个类型是不是某个class
的时候,我们才使用==
判断class
实例。
因为反射的目的是为了获得某个实例的信息。因此,当我们拿到某个Object
实例时,我们可以通过反射获取该Object
的class
信息:
void printObjectInfo(Object obj) { Class cls = obj.getClass(); }
要从Class
实例获取获取的基本信息,参考下面的代码:
// reflection public class Main { public static void main(String[] args) { printClassInfo("".getClass()); printClassInfo(Runnable.class); printClassInfo(java.time.Month.class); printClassInfo(String[].class); printClassInfo(int.class); } static void printClassInfo(Class cls) { System.out.println("Class name: " + cls.getName()); System.out.println("Simple name: " + cls.getSimpleName()); if (cls.getPackage() != null) { System.out.println("Package name: " + cls.getPackage().getName()); } System.out.println("is interface: " + cls.isInterface()); System.out.println("is enum: " + cls.isEnum()); System.out.println("is array: " + cls.isArray()); System.out.println("is primitive: " + cls.isPrimitive()); } }
注意到数组(例如String[]
)也是一种Class
,而且不同于String.class
,它的类名是[Ljava.lang.String
。此外,JVM为每一种基本类型如int也创建了Class
,通过int.class
访问。
如果获取到了一个Class
实例,我们就可以通过该Class
实例来创建对应类型的实例:
// 获取String的Class实例:Class cls = String.class;// 创建一个String实例:String s = (String) cls.newInstance();
上述代码相当于new String()
。通过Class.newInstance()
可以创建类实例,它的局限是:只能调用public
的无参数构造方法。带参数的构造方法,或者非public
的构造方法都无法通过Class.newInstance()
被调用。
动态加载
JVM在执行Java程序的时候,并不是一次性把所有用到的class全部加载到内存,而是第一次需要用到class时才加载。例如:
// Main.javapublic class Main { public static void main(String[] args) { if (args.length > 0) { create(args[0]); } } static void create(String name) { Person p = new Person(name); } }