源码解读——Class&Object

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简介

Object类是Java类体系的基础，所有的类包括数组都以它为父类，并实现了它的方法。可以这样讲，它是对所有实现类公共属性的抽象。

在面向对象的编程思想下，对实现不同功能的代码进行抽象和封装成一个个对象，而不同对象存在于内存空间的数据结构，就是对象的实例。对象只有在实例化后才有它的实际意义，其它情况下都只是class的不同结构的体现。

面向对象与面向过程的程序设计思想

什么是面向对象

我个人观点 class是人认知世界的方式，我们把感受到属性一致的事物看成一类事物，这本身就是一种对世界进行归类的一种方式。
我们对所熟知的事务进行抽象，抽取出他们的共同属性————形状、味道、颜色、姿态等等，然后将这些属性放在一起我们就建立齐了事务与类的联系。
在计算机领域，class就是对公共代码在对象认识上的抽取与封装，赋予它们属性与功能，以达到简化开发过程的目的。
我认为，本质上来讲class其实就是数据结构的一种体现，它将字段和方法进行归并，是面向对象思想的体现。

总的来说

  • 面向对象是将事务高度抽象化。
  • 面向对象是一种自顶向下的编程。
  • 面向对象必须先建立抽象模型，之后直接使用模型即可。

什么是面向过程

面向过程是一种是事件为中心的编程思想。就是分析出解决问题所需的步骤，然后用函数把这写步骤实现，并按顺序调用。面向对象是以“对象”为中心的编程思想。

简单的举个例子：汽车发动、汽车到站

这对于“面向过程”来说，是两个事件，汽车启动是一个事件，汽车到站是另一个事件，面向过程编程的过程中我们关心的是事件，而不是汽车本身。针对上述两个事件，形成两个函数，之后依次调用。
然而这对于面向对象来说，我们关心的是汽车这类对象，两个事件只是这类对象所具有的行为。而且对于这两个行为的顺序没有强制要求。

一、Object

方法解读

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    @HotSpotIntrinsicCandidate
    public final native Class<?> getClass();

    本地方法，用于获取该类的字节码对象，且子类无法覆盖该方法。

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    private static native void registerNatives();

    本地方法，用于向jvm加载该类的本地方法实现。

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    public final native Class<?> getClass();

    本地方法，用于获取该类的字节码对象。

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    public native int hashCode();

    本地方法，返回该对象的hash值。

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    public boolean equals(Object obj);

    用于比较两个对象是否相等，该类的该方法实现默认为判断是否是同一个内存地址。

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    protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

    本地方法，用于复制一份跟当前类equals的对象，默认为浅复制——内存中的属性值仍是原类的内容空间的数据。

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    public String toString() {
            return getClass().getName() + "@" + Integer.toHexString(hashCode());
        }

    默认返回由类名和hash值构成的字符串。

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    @HotSpotIntrinsicCandidate
    public final native void notify();

    如果对象调用了notify方法就会通知某个正在等待这个对象的控制权的线程可以继续运行。

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    @HotSpotIntrinsicCandidate
    public final native void notifyAll();

    如果对象调用了notifyAll方法就会通知所有等待这个对象控制权的线程继续运行。

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    public final void wait() throws InterruptedException {
        wait(0L);
    }

    使当前线程进入等待状态，并重新分配CPU资源。

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    @Deprecated(since="9")
    protected void finalize() throws Throwable { }

    与构造方法相对应的析构方法，当一个对象被垃圾回收机制回收之前会调用该对象的析构方法，默认为空实现。

二、Class

引出

  • 问题1：Object是对所有类的抽象出来的类，那么Class类作何解释？

    既然class是数据结构的体现，那么各种不通的类不就可以看做是这种数据结构的不同实例吗？
    所以，我的理解是Class就是所有类的模板类，定义类的过程就是它的实例化过程，而它的实例就是编译后的各种字节码。

  • 问题2：如何实例化Class?
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    /*
     * Private constructor. Only the Java Virtual Machine creates Class objects.
     * This constructor is not used and prevents the default constructor being
     * generated.
     */
    private Class(ClassLoader loader, Class<?> arrayComponentType) {
        // Initialize final field for classLoader.  The initialization value of non-null
        // prevents future JIT optimizations from assuming this final field is null.
        classLoader = loader;
        componentType = arrayComponentType;
    }

    由源码可以知道，Class唯一的构造方法是私有的，也就是说，Class无法在代码中显式的去实例化，而只能由java虚拟机去创建。

  • 问题3：既然Class的唯一构造方法是私有的，那么是否可以通过反射来调用该方法来创建实例？

类图

Class

相关字段(暂时不做具体解读)

  • 实例成员变量
字段名 字段类型 值 注释
ANNOTAION int 0x00002000 注解标识
ENUM int 0x00004000 枚举标识
SYNTHETIC int 0x00001000 默认标识
reflectionFactory ReflectionFactory 反射工厂
  • 类成员变量
字段名 字段类型 注释
cacheConstructor Constructor
newInstanceCallerCache Class
String name 类名
module Module 相关模块
classLoader ClassLoader 类加载器
packageName String 包名
componentType Class<?>
allPermDomain ProtectionDomain
reflectionData SoftReference
genericInfo ClassRepository
EMPTY_CLASS_ARRAY Class<?>[] 空类数组
enumConstants T[]
enumConstantDirectory Map<String,T>
annotationData AnnotationData
annotationType AnnotationType
classValueMap ClassValueMap
classRedefinedCunt int RedefineClasses()被调用的次数

构造方法

参考问题如何实例化Class?

对外方法

1、toString

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public String toString() {
  return (isInterface() ? "interface " : (isPrimitive() ? "" : "class "))

如果是接口则输出为 interface+name,如果是class则还需要判断是否为基本类型。

2、toGenericString

将类定义时的全限定类名输出。

3、forName

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@CallerSensitive
public static Class<?> forName(String className)
            throws ClassNotFoundException {
    Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();
    //
    return forName0(className, true, ClassLoader.getClassLoader(caller), caller);
}

解读：forName本质是调用名为forName0本地注册方法，用于加载指定的字节码。
静态代码块是跟字节码绑定的，forName0第二个参数initailize就是是否加载后初始化后是否执行其中的静态代码块。

4、isAssignableFrom

本地注册方法，判定此 Class 对象所表示的类或接口与指定的 Class 参数所表示的类或接口是否相同，或是否是其超类或超接口。如果是则返回 true；否则返回 false。如果该 Class 表示一个基本类型，且指定的 Class 参数正是该 Class 对象，则该方法返回 true；否则返回 false。

5、is Interface/Array/Primitive/Annotation/isSynthetic

用于判断当前类是何种类型结构，Interfce、Array、Primitive为本地实现，Annotation、isSynthetic为修饰符与上对应的标识。

6、getName

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String name = this.name;
if (name == null)
      this.name = name = getName0();
   return name;
}

用于获取当前实例类的类简名，底层为本地方法对字节码进行操作。

7、getClassLoader

获取该类的类加载对象。

8、getModule

获取该类所属模块对象。

9、getTypeParameters

获取泛型参数

10、getSuperclass

获取父类型

11、getPackage

获取该类所属包的类。

12、getInterface

获取该类实现的接口数组。

13、getComponentType

如果该类是数组，则返回数组元素类型。

14、getModifiers

获取类限定修饰符

15、getSigner

获取类标识

16、getEnclosingMethod ?

如果该类是一个在方法内的局部或内部类，则返回闭包方法，否则就返回null。

17、getEnclosingConstructor ?

如果该类实在构造方法内的局部或内部类，则返回闭包构造方法，否则放回null。

18、getDeclared Class/Method/Field/Constructor

返回该类中定义的内部类、方法、字段。

19、getDeclaringClass ?

TODO

20、getEnclosingClass ?

TODO

21、getSimpleName

获取类简称名

22、getType

获取类型名

23、getCanonicalName

获取类型名，多数情况下没区别。如果是数组类型或内部类，会有JNI字段描述符的区别。

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@Test
public void testclassName4Array() {
    class Demo1{
        int i;
    }
    String [][] ss = new String[][]{
    };
    System.out.println();
    System.out.println("方法                                值");
    System.out.println("getName            " + ss.getClass().getName());
    System.out.println("getCanonicalName   " + ss.getClass().getCanonicalName());
    System.out.println("getSimpleName      " + ss.getClass().getSimpleName());
    System.out.println();
    System.out.println("方法                                值");
    System.out.println("getName            " + Demo1.class.getName());
    System.out.println("getCanonicalName   " + Demo1.class.getCanonicalName());
    System.out.println("getSimpleName      " + Demo1.class.getSimpleName());
}

输出

方法                                值
getName            [[Ljava.lang.String;
getCanonicalName   java.lang.String[][]
getSimpleName      String[][]

方法                                值
getName            top.catarina.LangTest$1Demo1
getCanonicalName   null
getSimpleName      Demo1

24、is AnonymousClass/LocalClass/MemberClass

判断是否为匿名类、局部类、成员类。

25、getClasses

TODO

26、get Fileds/Methods/Constructors

返回对应公共的副本。

27、getResourceAsStream

获取指定文件名的资源。

28、cast

类强转方法。

29、asSubclass

将当前类强转作为指定父类。

30、getAnnotation

获取类上的注解。