Java——動态性、反射機制、類加載、動态編譯、腳本引擎、位元組碼操作.....

Java動态性有：反射機制，動态編譯/代理，位元組碼操作。常見的是反射和位元組碼操作。

Java讓我們在運作時識别對象和類的資訊，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資訊；另一種是反射機制，它允許我們在運作時發現和使用類的資訊。

類的生命周期

類加載初始化階段，必須對類進行初始化的情況：

1、使用new關鍵字執行個體化對象時、讀取或者設定一個類的靜态字段(除final常量)以及調用靜态方法的時候。

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虛拟機啟動時，使用者需要指定一個要執行的主類(包含main方法的類)，虛拟機會先初始化這個主類

5、當使用JDK 1.7 的動态語言支援時，如果一個java.lang.invoke.MethodHandle 執行個體最後解析結果為REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic的方法句柄，并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：

    當通路靜态域，隻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态變量，不會導緻子類初始化。

    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類的對象作用是運作時提供或獲得某個對象的類型資訊。

　　了解RTTI在Java中的工作原理，首先需要知道類型資訊在運作時是如何表示的，這是由Class對象來完成的，它包含了與類有關的資訊。Class對象就是用來建立所有“正常”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。

　　每個類都會産生一個對應的Class對象，也就是儲存在.class檔案。

比如建立一個Shapes類，編譯Shapes類後就會建立其包含Shapes類相關類型資訊的Class對象，并儲存在Shapes.class位元組碼檔案中。

所有類都是在對其第一次使用時，動态加載到JVM的，當程式建立一個對類的靜态成員的引用時，就會加載這個類。Class對象僅在需要的時候才會加載，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，預設的類加載器就會根據類名查找對應的.class檔案。

　　想在運作時使用類型資訊，必須擷取對象的Class對象的引用，使用功能Class.forName(“Base”)可以實作該目的，或者使用base.class。

注：使用.class來建立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。為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，找到對應的位元組碼，建立一個Class對象

連結：驗證類中的位元組碼，為靜态域配置設定空間

初始化：如果該類有超類，則對其初始化，執行靜态初始化器和靜态初始化塊

擷取Class類的四種方式

1.調用運作時類本身的.class屬性

Class clazz = String.class;

2.通過運作時類的對象擷取

Person p = new Person();

Class clazz = p.getClass();

3.通過Class的靜态方法擷取:展現反射的動态性

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");

這是一個執行個體方法,需要一個ClassLoader對象來調用該方法,該方法将Class檔案加載到記憶體時,并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.該方法因為需要得到一個ClassLoader對象,是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援，該類庫包含Field、Method和Constructor類，這些類的對象由JVM在啟動時建立，以表示未知類裡對應的成員。這就就可以使用Contructor建立新的對象，用get()和set()方法擷取和修改類中與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，以傳回表示字段、方法、以及構造器對象的數組，這樣，對象資訊可以在運作時被完全确定下來，而在編譯時不需要知道關于類的任何事情。

　　通過反射與一個未知類型的對象打交道時，JVM隻是簡單地檢查這個對象，看它屬于哪個特定的類。是以，那個類的.class對于JVM來說必須是可擷取的，要麼在本地機器上，要麼從網絡擷取。是以對于RTTI和反射之間的真正差別隻在于：

RTTI：編譯器在編譯時打開和檢查.class檔案

反射：運作時打開和檢查.class檔案

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)){

參考：https://blog.csdn.net/javazejian/article/details/70768369

動态編譯

就是運作時動态生成java代碼， JAVA 6.0引入了動态編譯機制。

• 動态編譯的應用場景

比如浏覽器端編寫java代碼，上傳伺服器編譯和運作。

伺服器動态加載某些類檔案進行編譯。

• 動态編譯的兩種做法：

通過Runtime調用javac，啟動新的程序去操作，這是一種模拟操作。

Runtime run = Runtime.getRuntime();

Process process = run.exec("javac -cp d:/myjava/ HelloWorld.java");

通過JavaCompiler動态編譯

public static int compileFile(String sourceFile){

// 動态編譯

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： 為java編譯器提供參數

第二個參數： 得到 Java 編譯器的輸出資訊

第三個參數： 接收編譯器的 錯誤資訊

第四個參數： 可變參數（是一個String數組）能傳入一個或多個 Java 源檔案

傳回值： 0表示編譯成功，非0表示編譯失敗

動态編譯運作好的類：

1、通過Runtime.getRuntime() 運作啟動新的程序運作

Process process = run.exec("java -cp d:/myjava HelloWorld");

// Process process = run.exec("java -cp "+dir+" "+classFile);

2、通過反射運作編譯好的類

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 應用程式可以通過一套固定的接口與各種腳本引擎互動，進而達到在 Java 平台上調用各種腳本語言的目的。

Java 腳本 API 是連通 Java 平台和腳本語言的橋梁。

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 為開發者提供了如下功能：

擷取腳本程式輸入，通過腳本引擎運作腳本并傳回運作結果，這是最核心的接口。

Java可以使用各種不同的實作，進而通用的調用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 的開源實作，現在被內建進入JDK 6.0。

– 通過腳本引擎的運作上下文在腳本和 Java 平台間交換資料。

– 通過 Java 應用程式調用腳本函數。

位元組碼操作

就是在運作時對位元組碼操作，可以讓我們實作如下功能：

動态生成新的類

動态改變某個類的結構（添加、删除、修改  新的屬性和方法）

位元組碼操作的優勢：比反射開銷小，性能高

常見的位元組碼類庫如下；

-BECL ：是java classworking廣泛使用的一種架構，可以深入了解JVM彙編語言進行類的操作細節。

基于JVM底層指令操作，比較難學。哈哈

-ASM ：輕量級的java位元組碼操作架構類庫，直接涉及JVM底層操作和指令

-CGLIB  ：是基于ASM的的實作，強大性能高

-Javassist ：開源架構，較簡單。

支援類庫和bytecode來操作位元組碼，性能相對BECL,ASM性能低下，跟CGLIB差不多，很多開源架構都在使用它，常見。