新增的类以及常用的方法有哪些？

7ioik2025-12-02 11:41

类加载机制核心类与常用方法（详细说明 + 代码示例）

在 Java 类加载机制中，核心操作依赖 java.lang.Class（类元数据入口）、java.lang.ClassLoader（类加载器基类）及其子类。这些类提供了丰富的 API，用于获取类元数据、手动加载类、反射操作、验证类加载信息等。本文将详细介绍核心类的常用方法，结合场景化代码说明其用法。

一、核心类概述

核心类 作用
java.lang.Class 堆中代表类的元数据对象，是访问方法区类信息的唯一入口，支持反射操作。
java.lang.ClassLoader 类加载器基类，定义类加载的核心逻辑（如 loadClass），支持自定义加载规则。
子类（系统类加载器） AppClassLoader（应用类加载器）、ExtClassLoader（扩展类加载器），负责默认类加载。

二、java.lang.Class 类（核心中的核心）

Class 类是所有类的 "元类"，每个被加载的类在堆中只会生成一个 Class 实例。其方法主要用于获取类信息、实例化对象、反射调用方法 / 字段等。

1. 获取 Class 对象的 3 种核心方式（必须掌握）

这是所有反射和类加载操作的前提，3 种方式对应不同场景：

java 复制代码 
public class ClassGetDemo {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException {
        // 方式1：通过类名.class（编译期确定，不触发类初始化，仅加载）
        Class<Parent> class1 = Parent.class;
        System.out.println("方式1：" + class1.getName()); // 输出：Parent

        // 方式2：通过实例对象.getClass()（运行期确定，类已加载并初始化）
        Parent parent = new Parent();
        Class<? extends Parent> class2 = parent.getClass();
        System.out.println("方式2：" + class2.getName()); // 输出：Parent

        // 方式3：通过Class.forName(全限定名)（运行期动态加载，触发类初始化）
        Class<?> class3 = Class.forName("Parent"); // 全限定名=包名+类名（无包则直接写类名）
        System.out.println("方式3：" + class3.getName()); // 输出：Parent

        // 验证：3种方式获取的是同一个Class对象（单例）
        System.out.println("class1 == class2：" + (class1 == class2)); // true
        System.out.println("class1 == class3：" + (class1 == class3)); // true
    }
}

class Parent {
    static {
        System.out.println("Parent 初始化（仅方式3触发）");
    }
}
关键区别：
  • 方式 1（类名.class）：编译期解析，不触发类初始化，仅加载类；
  • 方式 2（对象.getClass()）：运行期获取，类已实例化（必然已初始化）；
  • 方式 3（Class.forName()）：动态加载（支持字符串拼接类名），默认触发类初始化 （可通过重载方法关闭：Class.forName(name, false, classLoader)）。

2. 常用核心方法（按功能分类）

（1）获取类的基本信息
java 复制代码 
public class ClassInfoDemo {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        Class<?> clazz = Class.forName("Child");

        // 1. 类名相关
        System.out.println("全限定名：" + clazz.getName()); // 输出：Child
        System.out.println("简单类名：" + clazz.getSimpleName()); // 输出：Child
        System.out.println("类的修饰符：" + java.lang.reflect.Modifier.toString(clazz.getModifiers())); // 输出：public

        // 2. 父类与接口
        System.out.println("父类：" + clazz.getSuperclass().getName()); // 输出：Parent
        Class<?>[] interfaces = clazz.getInterfaces();
        System.out.println("实现的接口数：" + interfaces.length); // 若未实现接口则为0

        // 3. 类的类型判断
        System.out.println("是否为接口：" + clazz.isInterface()); // false
        System.out.println("是否为数组：" + clazz.isArray()); // false
        System.out.println("是否为基本类型：" + clazz.isPrimitive()); // false（int.class才是true）
        System.out.println("是否为枚举：" + clazz.isEnum()); // false
    }
}

class Parent {}
class Child extends Parent implements Runnable {
    @Override
    public void run() {}
}
（2）实例化对象（反射创建实例）
java 复制代码 
public class ClassNewInstanceDemo {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {
        Class<?> clazz = Class.forName("User");

        // 方式1：调用无参构造器（要求无参构造器存在且可访问）
        User user1 = (User) clazz.newInstance(); // JDK9+已过时，推荐方式2
        System.out.println("user1：" + user1); // 输出：User{name='null', age=0}

        // 方式2：通过Constructor调用构造器（支持有参、私有构造器）
        // 2.1 调用有参构造器（String, int）
        Constructor<?> constructor = clazz.getConstructor(String.class, int.class);
        User user2 = (User) constructor.newInstance("张三", 20);
        System.out.println("user2：" + user2); // 输出：User{name='张三', age=20}

        // 2.2 调用私有构造器（setAccessible(true)打破访问限制）
        Constructor<?> privateConstructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
        privateConstructor.setAccessible(true); // 允许访问私有构造器
        User user3 = (User) privateConstructor.newInstance("李四");
        System.out.println("user3：" + user3); // 输出：User{name='李四', age=0}
    }
}

class User {
    private String name;
    private int age;

    // 无参构造器（方式1依赖）
    public User() {}

    // 有参构造器（方式2.1）
    public User(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    // 私有构造器（方式2.2）
    private User(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "User{name='" + name + "', age=" + age + "}";
    }
}
（3）获取类的字段（静态 / 成员变量）
java 复制代码 
public class ClassFieldDemo {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, IllegalAccessException, InstantiationException {
        Class<?> clazz = Class.forName("User");
        User user = (User) clazz.newInstance();

        // 1. 获取public字段（包括父类）
        Field publicField = clazz.getField("publicAge"); // 要求字段是public
        publicField.set(user, 25); // 给实例赋值
        System.out.println("publicAge：" + publicField.get(user)); // 输出：25

        // 2. 获取当前类的所有字段（包括private，不包括父类）
        Field privateField = clazz.getDeclaredField("name");
        privateField.setAccessible(true); // 打破private限制
        privateField.set(user, "王五"); // 给私有字段赋值
        System.out.println("私有name：" + privateField.get(user)); // 输出：王五

        // 3. 获取静态字段（类级别的字段，无需实例）
        Field staticField = clazz.getDeclaredField("staticName");
        staticField.setAccessible(true);
        System.out.println("静态字段原值：" + staticField.get(null)); // 静态字段用null作为参数
        staticField.set(null, "静态修改后"); // 修改静态字段
        System.out.println("静态字段新值：" + staticField.get(null)); // 输出：静态修改后

        // 4. 获取字段的详细信息
        System.out.println("字段类型：" + privateField.getType().getName()); // 输出：java.lang.String
        System.out.println("字段修饰符：" + Modifier.toString(privateField.getModifiers())); // 输出：private
    }
}

class User {
    private String name;
    public int publicAge;
    private static String staticName = "静态初始值";

    public User() {}
}
（4）获取类的方法（静态 / 成员方法）
java 复制代码 
public class ClassMethodDemo {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InstantiationException, InvocationTargetException {
        Class<?> clazz = Class.forName("User");
        User user = (User) clazz.newInstance();

        // 1. 调用public成员方法（无参）
        Method publicMethod = clazz.getMethod("show");
        publicMethod.invoke(user); // 输出：User.show() 执行

        // 2. 调用public成员方法（有参）
        Method publicParamMethod = clazz.getMethod("sayHello", String.class);
        String result = (String) publicParamMethod.invoke(user, "赵六");
        System.out.println("方法返回值：" + result); // 输出：Hello, 赵六

        // 3. 调用private成员方法
        Method privateMethod = clazz.getDeclaredMethod("privateMethod");
        privateMethod.setAccessible(true);
        privateMethod.invoke(user); // 输出：User.privateMethod() 执行

        // 4. 调用静态方法（无需实例，参数传null）
        Method staticMethod = clazz.getMethod("staticMethod");
        staticMethod.invoke(null); // 输出：User.staticMethod() 执行

        // 5. 获取方法的详细信息
        System.out.println("方法参数类型：" + Arrays.toString(publicParamMethod.getParameterTypes())); // 输出：[class java.lang.String]
        System.out.println("方法返回值类型：" + publicParamMethod.getReturnType().getName()); // 输出：java.lang.String
    }
}

class User {
    public void show() {
        System.out.println("User.show() 执行");
    }

    public String sayHello(String name) {
        return "Hello, " + name;
    }

    private void privateMethod() {
        System.out.println("User.privateMethod() 执行");
    }

    public static void staticMethod() {
        System.out.println("User.staticMethod() 执行");
    }
}
（5）类加载相关方法
java 复制代码 
public class ClassLoaderRelatedDemo {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        Class<?> clazz = Class.forName("User");

        // 1. 获取加载当前类的类加载器
        ClassLoader classLoader = clazz.getClassLoader();
        System.out.println("类加载器：" + classLoader); // 输出：sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2

        // 2. 判断类是否已初始化（JDK9+）
        // System.out.println("是否已初始化：" + clazz.isInitialized()); // true

        // 3. 强制初始化类（仅当未初始化时生效）
        clazz.initialize(); // 若已初始化，调用无效果
    }
}

三、java.lang.ClassLoader 类（类加载器核心）

ClassLoader 是抽象类，所有类加载器（系统类加载器、自定义类加载器）都继承自它。其核心方法用于加载类、获取父加载器、访问类路径等。

1. 核心方法（按功能分类）

（1）加载类的核心方法
java 复制代码 
public class ClassLoaderLoadDemo {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        // 1. 获取系统类加载器（应用程序类加载器）
        ClassLoader appClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
        System.out.println("系统类加载器：" + appClassLoader); // AppClassLoader

        // 2. 加载类（遵循双亲委派模型）
        // 方式1：loadClass(String 全限定名)：默认不触发类初始化（仅加载、验证、准备）
        Class<?> clazz1 = appClassLoader.loadClass("User");
        System.out.println("loadClass加载的类：" + clazz1.getName()); // User

        // 方式2：Class.forName()：默认触发初始化（底层调用ClassLoader的loadClass）
        Class<?> clazz2 = Class.forName("User");
        System.out.println("forName加载的类：" + clazz2.getName()); // User

        // 3. 获取父加载器（验证双亲委派模型）
        ClassLoader extClassLoader = appClassLoader.getParent();
        System.out.println("应用类加载器的父加载器：" + extClassLoader); // ExtClassLoader
        ClassLoader bootstrapClassLoader = extClassLoader.getParent();
        System.out.println("扩展类加载器的父加载器：" + bootstrapClassLoader); // null（C++实现）

        // 4. 加载核心类（由启动类加载器加载）
        Class<?> stringClass = Class.forName("java.lang.String");
        System.out.println("String类的加载器：" + stringClass.getClassLoader()); // null（启动类加载器）
    }
}
关键说明：
  • loadClass(String name)：核心加载方法，遵循双亲委派模型，默认不触发类初始化（仅完成 "加载→验证→准备"）；
  • findClass(String name)：子类重写此方法，实现自定义加载逻辑（如加载网络字节码、加密字节码），默认抛出 ClassNotFoundException；
  • defineClass(byte[] b, int off, int len)：将字节数组转化为 Class 对象（最终加载类的核心步骤），子类不能直接调用（需通过 findClass 间接调用）。
（2）获取资源与类路径
java 复制代码 
public class ClassLoaderResourceDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ClassLoader classLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();

        // 1. 获取类路径下的资源（如配置文件）
        // 相对路径：从classpath根目录开始（src/main/resources下的文件）
        URL resource = classLoader.getResource("config.properties");
        if (resource != null) {
            System.out.println("资源路径：" + resource.getPath());
        } else {
            System.out.println("未找到资源config.properties");
        }

        // 2. 获取所有资源（支持通配符）
        try {
            Enumeration<URL> resources = classLoader.getResources("config.properties");
            while (resources.hasMoreElements()) {
                URL url = resources.nextElement();
                System.out.println("找到资源：" + url.getPath());
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        // 3. 获取资源的输入流（直接读取资源内容）
        try (InputStream is = classLoader.getResourceAsStream("config.properties")) {
            if (is != null) {
                // 读取配置文件（示例：按行读取）
                BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
                String line;
                while ((line = br.readLine()) != null) {
                    System.out.println("配置内容：" + line);
                }
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
（3）自定义类加载器示例（重写 findClass）

自定义类加载器的核心是重写 findClass 方法，实现自定义加载逻辑（如下示例加载本地磁盘上的加密字节码）：

java 复制代码 
/**
 * 自定义类加载器：加载本地磁盘上的.class文件
 */
public class CustomClassLoader extends ClassLoader {
    // 自定义类加载路径（本地磁盘目录）
    private String classPath;

    public CustomClassLoader(String classPath) {
        this.classPath = classPath;
    }

    // 重写findClass：实现自定义加载逻辑
    @Override
    protected Class<?> findClass(String className) throws ClassNotFoundException {
        try {
            // 1. 将类名转为文件路径（com.example.User → com/example/User.class）
            String filePath = classPath + File.separator + className.replace(".", File.separator) + ".class";

            // 2. 读取.class文件的字节数组
            byte[] classBytes = loadClassBytes(filePath);

            // 3. 将字节数组转为Class对象（核心方法）
            return defineClass(className, classBytes, 0, classBytes.length);
        } catch (IOException e) {
            throw new ClassNotFoundException("类加载失败：" + className, e);
        }
    }

    // 读取文件字节数组
    private byte[] loadClassBytes(String filePath) throws IOException {
        File file = new File(filePath);
        try (InputStream is = new FileInputStream(file);
             ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream()) {
            byte[] buffer = new byte[1024];
            int len;
            while ((len = is.read(buffer)) != -1) {
                bos.write(buffer, 0, len);
            }
            return bos.toByteArray();
        }
    }

    // 测试自定义类加载器
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException {
        // 本地.class文件所在目录（示例：D:/customClasses）
        String classPath = "D:/customClasses";
        CustomClassLoader customLoader = new CustomClassLoader(classPath);

        // 加载自定义路径下的类（全限定名）
        Class<?> clazz = customLoader.loadClass("com.example.Test");
        System.out.println("加载的类：" + clazz.getName()); // com.example.Test
        System.out.println("类加载器：" + clazz.getClassLoader()); // CustomClassLoader@xxx

        // 实例化对象（反射）
        Object obj = clazz.newInstance();
        System.out.println("实例对象：" + obj);
    }
}
自定义类加载器的应用场景：
  • 加载加密的 .class 文件（在 loadClassBytes 中解密）；
  • 加载网络上的 .class 文件（从 HTTP 接口获取字节码）；
  • 热部署（重新加载修改后的类）。

四、常用方法总结（按场景归类）

应用场景 核心类 常用方法
获取 Class 对象 Class 类名.class、对象.getClass()、Class.forName()
类信息查询（名称、父类） Class getName()、getSuperclass()、getModifiers()
实例化对象 Class/Constructor newInstance()、Constructor.newInstance()
操作字段（读 / 写） Class/Field getField()、getDeclaredField()、set()、get()
调用方法 Class/Method getMethod()、getDeclaredMethod()、invoke()
类加载 ClassLoader loadClass()、findClass()、defineClass()
获取类加载器 Class/ClassLoader getClassLoader()、getParent()、getSystemClassLoader()
访问资源文件 ClassLoader getResource()、getResourceAsStream()

五、关键注意事项

  1. 访问权限 ：通过 getDeclaredField()/getDeclaredMethod() 获取私有字段 / 方法后，需调用 setAccessible(true) 打破访问限制；
  2. 双亲委派模型 ：ClassLoader.loadClass() 遵循双亲委派，自定义类加载器重写 findClass() 而非 loadClass()，避免破坏双亲委派；
  3. 类的唯一性 ：同一个类由不同类加载器加载，会被 JVM 视为不同类（equals() 返回 false）；
  4. 初始化触发 ：Class.forName() 默认触发类初始化，ClassLoader.loadClass() 默认不触发，需根据场景选择。

掌握这些核心类和方法，不仅能深入理解类加载机制，还能灵活运用反射实现复杂功能（如框架中的依赖注入、配置解析）。

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