Java 编程下简介 Class 与类加载

即使有一个类并对它一无所知，但其实它本身就包含了许多信息，Java 在需要使用到某个类时才会将类加载，并在 JVM 中以一个 java.lang.Class 的实例存在。从 Calss 实例开始，可以获得类的许多信息。

Java 在真正需要使用一个类时才会加以加载，而不是在程序启动时就加载所有的类。因为大多数的使用者都只使用到应用程序的部分资源，在需要某些功能时才加载某些资源，可以让系统的资源运用更有效率（Java 本来就是为了资源有限的小型设备而设计的，这样的考虑是必然的）。

一个 java.lang.Class 对象代表了 Java 应用程序在运行时所加载的类或接口实例，也用来表达 enum（属于类的一种）、annotation（属于接口的一种）、数组、初始类型、void。Class 类没有公开的构造函数。Class 对象由 JVM 自动产生，每当一个类被加载时，JVM 就自动为其产生一个 Class 对象。

可以通过 Object 的 getClass() 方法来获得每一个对象对应的 Class 对象，或者是通过 class 常量（Class Literal），在获得 Class 对象之后，就可以操作 Class 对象上的一些公开方法来取得类的基本信息。下面的例子使用 getClass() 方法取得 String 类的 Class 实例，并从中得到 String 的一些基本信息。

package cn.sunzn.demo;

public class ClassDemo {

    @SuppressWarnings("rawtypes")
    public static void main(String[] args) {
        String name = "sunzn";
        Class stringClass = name.getClass();
        System.out.println("类名称：" + stringClass.getName());
        System.out.println("是否为接口：" + stringClass.isInterface());
        System.out.println("是否为基本类型：" + stringClass.isPrimitive());
        System.out.println("是否为数组对象：" + stringClass.isArray());
        System.out.println("父类名称：" + stringClass.getSuperclass().getName());
    }

}

运行结果如下：

类名称：java.lang.String
是否为接口：false
是否为基本类型：false
是否为数组对象：false
父类名称：java.lang.Object

也可以直接使用以下的方式来取得 String 类的 Class 对象：

Class stringClass = String.class;

Java 在真正需要类时才会加载类，所谓真正需要通常指的是要使用指定的类生成对象时（或是使用者指定要加载类时，例如使用 Class.forName() 加载类，或是使用 ClassLoader 的 loadClass() 加载类）。使用类名称来声明参考名称并不会导致类的加载，可以设计一个测试类来印证这个说法。

package cn.sunzn.demo;

public class TestClass {

    static {
        System.out.println("类被载入");
    }
    
}

在范例中定义了一个静态区块，默认在类第一次被加载时会运行静态区块（说默认的原因，是因为可以设定加载类时不运行静态区块，使用 Class 生成对象时才运行静态区块）。通过在命令行模式下显示信息，可以了解类何时被加载，可以使用如下的范例来测试类加载时机。

package cn.sunzn.demo;

public class ClassDemo {

    public static void main(String[] args) {
        TestClass test = null;
        System.out.println("声明 TestClass 参考名称");
        test = new TestClass();
        System.out.println("生成 TestClass 实例对象");
    }

}

运行结果如下：

声明 TestClass 参考名称
类被载入
生成 TestClass 实例对象

从运行结果中可以看出，声明参考名称并不导致 TestClass 类被加载，而是在使用 new 生成对象时才会加载类。

Class 的信息是在编译时期就被加入至 .class 文件中，这是 Java 支持运行时期类型识别（Run-Time Type Information 或 Run-Time Type Identification，RTTI）的一种方式：在编译时期编译器会先检查对应的 .class 文件，而运行时期 JVM 在使用某类时，会先检查对应的 Class 对象是否已经加载，如果没有加载，则会寻找对应的 .class 文件并载入。一个类在 JVM 中只会有一个 Class 实例，每个类的实例都会记得自己是由哪个 Class 实例所生成，如下图所示。可以使用 getClass() 或 .class 来取得 Class 实例。

在 Java 中，数组也是一个对象，也有其对应的 Class 实例。这个对象由具有相同元素与维度的数组所共享，而基本类型像 boolean、byte、char、short、int、long、float、double 和关键词 void，也都有对应的 Class 对象。可以用类常量来取得这些对象。

package cn.sunzn.demo;

public class ClassDemo {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(boolean.class);
        System.out.println(void.class);

        int[] iarr = new int[10];
        System.out.println(iarr.getClass().toString());

        double[] darr = new double[10];
        System.out.println(darr.getClass().toString());
    }

}

运行结果如下：

boolean
void
class [I
class [D

在 Java 中数组确实是以对象的形式存在，其对应的类由 JVM 生成。当使用 toString() 来显示数组对象的描述时，[ 表示为数组类型，并加上一个类型代表字，以上的代码运行结果中 I 表示是一个 int 数组，而 D 表示是一个 double 数组。