Java进阶04 RTTI

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2023-12-01

运行时类型识别(RTTI, Run-Time Type Identification)是Java中非常有用的机制，在Java运行时，RTTI维护类的相关信息。

多态(polymorphism)是基于RTTI实现的。RTTI的功能主要是由Class类实现的。

Class类

Class类是"类的类"(class of classes)。如果说类是对象的抽象和集合的话，那么Class类就是对类的抽象和集合。

每一个Class类的对象代表一个其他的类。比如下面的程序中，Class类的对象c1代表了Human类，c2代表了Woman类。

public class Test
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Human aPerson = new Human();
        Class c1      = aPerson.getClass();
        System.out.println(c1.getName());

        Human anotherPerson = new Woman();
        Class c2      = anotherPerson.getClass();
        System.out.println(c2.getName());  
    }
}

class Human
{    
    /**
     * accessor
     */
    public int getHeight()
    {
       return this.height;
    }

    /**
     * mutator
     */
    public void growHeight(int h)
    {
        this.height = this.height + h;
    }
private int height; 
}


class Woman extends Human
{
    /**
     * new method
     */
    public Human giveBirth()
    {
        System.out.println("Give birth");
        return (new Human());
    }

}

当我们调用对象的getClass()方法时，就得到对应Class对象的引用。

在c2中，即使我们将Women对象的引用向上转换为Human对象的引用，对象所指向的Class类对象依然是Woman。

Java中每个对象都有相应的Class类对象，因此，我们随时能通过Class对象知道某个对象“真正”所属的类。无论我们对引用进行怎样的类型转换，对象本身所对应的Class对象都是同一个。当我们通过某个引用调用方法时，Java总能找到正确的Class类中所定义的方法，并执行该Class类中的代码。由于Class对象的存在，Java不会因为类型的向上转换而迷失。这就是多态的原理。

getClass: 我是谁?

除了getClass()方法外，我们还有其他方式调用Class类的对象。

public class Test
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Class c3      = Class.forName("Human");
        System.out.println(c1.getName());

        Class c4      = Woman.class
        System.out.println(c2.getName());  
    }
}

上面显示了两种方式:

forName()方法接收一个字符串作为参数，该字符串是类的名字。这将返回相应的Class类对象。
Woman.class方法是直接调用类的class成员。这将返回相应的Class类对象。

Class类的方法

Class对象记录了相应类的信息，比如类的名字，类所在的包等等。我们可以调用相应的方法，比如:

getName() 返回类的名字

getPackage() 返回类所在的包

可以利用Class对象的newInstance()方法来创建相应类的对象，比如:

Human newPerson = c1.newInstance();

newInstance()调用默认的不含参数的构建方法。

我们可以获得类定义的成员:

getFields() 返回所有的public数据成员

getMethods() 返回所有的public方法

可以进一步使用Reflection分析类。这里不再深入。

Class类更多的方法可查询官方文档:

http://docs.oracle.com/javase/1.5.0/docs/api/java/lang/Class.html

Class类的加载

当Java创建某个类的对象，比如Human类对象时，Java会检查内存中是否有相应的Class对象。

如果内存中没有相应的Class对象，那么Java会在.class文件中寻找Human类的定义，并加载Human类的Class对象。

在Class对象加载成功后，其他Human对象的创建和相关操作都将参照该Class对象。