Class对象

要理解RTTI在Java中的工作原理，首先必须知道类型信息在运行时是如何表示的。这项工作是由称为Class对象的特殊对象完成的，它包含了与类有关的信息。事实上，Class对象就是用来创建类的所有的“常规”对象的。Java使用Class对象来执行其RTTI，即使你正在执行的是类似转型这样的操作。Class类还拥有大量的使用RTTI的其他方式。

类是程序的一部分，每个类都有一个Class对象。换言之，每当编写并且编译了一个新类，就会生产一个Class对象（更恰当地说，是被保存在一个同名的.class文件中）。为了生成这个类的对象，运行这个程序的Java虚拟机（JVM）将使用被称为“类加载器”的子系统。

类加载器子系统实际上可以包含一条类加载器链，但是只有一个原生类加载器，它是JVM实现的一部分。原生类加载器加载的是所谓的可信类，包括Java API类，它们通常是从本地盘加载的。在这条链中，通常不需要添加额外的类加载器，但是如果你有特殊需要（例如以某种特殊的方式加载类，以支持Web服务器应用，或者在网络中下载类），那么你有一种方式可以挂接额外的类加载器。

所有的类都是在对其第一次使用时，动态加载到JVM中的。当程序创建第一个对类的静态成员的引用时，就会加载这个类。这个构造器也是类的静态方法，即使在构造器之前并没有使用static关键字。因此，使用new操作符创建类的新对象也会被当作对类的静态成员的引用。

因此，Java程序在它开始运行之前并非被完全加载，其各个部分是在必需时才加载的。这一点与许多传统语言都不同。动态加载使能的行为，在诸如C＋＋这样的静态加载语言中是很难或者根本不可能复制的。

类加载器首先检查这个类的Class对象是否已经加载。如果尚未加载，默认的类加载器就会根据类名查找.class文件（例如，某个附加类加载器可能会在数据库中查找字节码）。在这个类的字节码被加载时，它们会接受验证，以确保其没有被破坏，并且不包含不良Java代码（这是Java中用于安全防范目的的措施之一）。

一旦某个类的Class对象被载入内存，它就被用来创建这个类的所有对象。下面的示范程序可以证明这一点：

class Candy{
    static {
        System.out.println("Loading Candy");
    }
}

class Gum{
    static {
        System.out.println("Loading Gum");
    }
}

class Cookie{
    static {
        System.out.println("Loading Cookie");
    }
}
public class SweetShop {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        System.out.println("inside main");
        new Candy();

        System.out.println("After creating Candy");
        Class<?> aClass = Class.forName("com.jianglei.typeinfo.Gum");

        System.out.println("After Class.forName(\"com.jianglei.typeinfo.Gum \") ");
        new Cookie();

        new Candy();
        new Gum();
        new Cookie();
    }

}
/*Output:
inside main
Loading Candy
After creating Candy
Loading Gum
After Class.forName("com.jianglei.typeinfo.Gum ") 
Loading Cookie

这里的每个类Candy, Gum, Cookie, 都有一个static子句，该子句在类第一次被加载时执行。这时会有相应的信息打印出来，告诉我们这个类什么时候被加载了。在main()中，创建对象的代码被置于打印语句之间，以帮助我们判断加载的时间点。

从输出中可以看到，Class对象仅在需要的时候才被加载，static初始化是在类加载时进行的。特别有趣的一行是：

Class.forName("Gum");

这个方法是Class类（所有Class对象都属于这个类）的一个static成员。Class对象就和其他对象一样，我们可以获取并操作它的引用（这也就是类加载器的工作）。forName()是取得Class对象引用的一种方法。它是用一个包含目标类的文本名的String作为输入参数，返回的是一个Class对象的引用，上面的代码忽略了返回值。对forName()的调用是为了它产生的“副作用”：如果类Gum还没有被加载就加载它。在加载过程中，Gum的static子句被执行。

在前面的例子里，如果Class.forName()找不到你要加载的类，它会抛出异常ClassNotFoundException。这里我们只需简单报告问题，但在更严密的程序里，可能要在异常处理程序中解决这个问题。

无论何里，只要你想在运行时使用类型信息，就必须首先获得恰当的Class对象的引用。Class.forName()就是实现此功能的便捷途径，因为你不需要为了获得Class引用而持有该类型对象。但是，如果你已经拥有了一个感兴趣的类型的对象，那就可以通过调用getClass()方法来获取Class引用了，这个方法属于根类Object的一部分，它将返回表示该对象的实际类型的Class引用。Class包含很多有用的方法，下面是其中的一部分:

interface HashBatteries{}
interface Waterproof{}
interface Shoots{}

class Toy{
    Toy(){

    }
    Toy(int i){

    }
}

class FancyToy extends Toy
        implements HashBatteries, Waterproof, Shoots{
    FancyToy() {
        super(1);
    }
}
public class ToyTest {
    static void printInfo(Class cc) {
        System.out.println("Class name: " + cc.getName() +
            " is interface? [" + cc.isInterface() + "]");
        System.out.println("Simple name: " + cc.getSimpleName());
        System.out.println("Canonical name: " + cc.getCanonicalName());

        System.out.println("-------------------");
    }

    public static void main(String[] args) 
            throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException {
        Class c = Class.forName("com.jianglei.typeinfo.FancyToy");
        printInfo(c);

        for (Class face : c.getInterfaces()) {
            printInfo(face);
        }

        Class up = c.getSuperclass();

        Object o = up.newInstance();
        printInfo(o.getClass());

    }
}
/*
Class name: com.jianglei.typeinfo.FancyToy is interface? [false]
Simple name: FancyToy
Canonical name: com.jianglei.typeinfo.FancyToy
-------------------
Class name: com.jianglei.typeinfo.HashBatteries is interface? [true]
Simple name: HashBatteries
Canonical name: com.jianglei.typeinfo.HashBatteries
-------------------
Class name: com.jianglei.typeinfo.Waterproof is interface? [true]
Simple name: Waterproof
Canonical name: com.jianglei.typeinfo.Waterproof
-------------------
Class name: com.jianglei.typeinfo.Shoots is interface? [true]
Simple name: Shoots
Canonical name: com.jianglei.typeinfo.Shoots
-------------------
Class name: com.jianglei.typeinfo.Toy is interface? [false]
Simple name: Toy
Canonical name: com.jianglei.typeinfo.Toy
-------------------

FancyToy继承自Toy并实现了HasBatteries, Waterproff 和 Shoots接口。在main()中，用forName()方法在适当的try语句块中，创建了一个Class引用，并将其初始化为指向FancyToy Class。注意，在传递给forName()的字符串中，你必须使用全限定名（包含包名）。

printInfo()使用getName()来产生全限定的类名，并分别使用getSimpleName()和getCanonicalName()来产生不包含名的类名和全限定的类名。isInterface()方法如同其名，可以告诉你这个Class对象是否表示某个接口。因此，通过Class对象，你可以发现你想要的类型的所有信息。

在main()调用的Class.getInterfaces()方法返回的是Class对象，它们表示在感兴趣的Class对象中所包含的接口。

如果你有一个Class对象，还可以使用getSuperclass()方法查询其直接基类，这将返回你可以用来进一步查询的Class对象。因此，你可以在运行时发现一个对象完整的类继承结构。

Class的newInstance()方法是实现“虚拟构造器”的一种徐径，虚拟构造器允许你声明：“我不知道你的确切类型，但是无论如何要正确地创建你自己。”在前面的示例中，会得到Object引用，但是这个引用指向的是Toy对象。当然，在你可以发送Object能够接受的消息之外的任何消息之前，你必须更多地了解它，并执行某种转型。另外，使用newInstance()来创建的类，必须带有默认的构造器。在本章稍后部分，你将会看到如何通过使用Java的反射API，用任意的构造器来动态地创建类的对象。