Java进阶（1）——JVM的内存分配 反射Class类的类对象 创建对象的几种方式 类加载（何时进入内存JVM） 注解 反射+注解的案例

news2025/11/4 1:41:58

目录

  • 引出
  • java内存分配
    • java内存分布概略图
    • 堆
    • 方法区
      • 常量池
    • 创建对象内存分配
  • 反射
    • class文件的底层
    • 类加载顺序
      • 1.检查
      • 2.开辟静态资源空间
      • 3.常量池
      • 4.其他...
      • 5.创建一个唯一的类的对象
        • 获取Class对象的几种方式
  • 创建对象几种方式
    • new 看到new : new Book()
    • 反射 Class.forName(“包名.类名”)
    • 克隆（拷贝）
      • 浅拷贝
      • 深拷贝
      • 案例
    • 序列化和反序列化
  • 什么时候加载.class文件进入内存（JVM）
    • 类的加载过程
      • 连接：
      • 初始化：JVM对类进行初始化
      • 如何获取Class对象【反射的基础】
    • 类什么时候被加载
    • 怎么被加载?
    • 双亲委托（委派）机制
      • 例子：创建了java.lang.String报错
  • 反射
  • 注解
    • 注解的本质
  • 反射+自定义注解案例
    • 1.执行某些方法，不执行某些方法
    • 2.模拟springBoot的自动注入@Autowired
    • 3.简单模拟MybatisPLus工作流程
      • @TableName, @TableField注解
      • 实体类加入注解
      • 映射
  • 总结

引出

1.java运行时的内存分配，创建对象时内存分配；
2.类加载的顺序，创建一个唯一的类的类对象；
3.创建对象的方式，new，Class.forName，clone；
4.什么时候加载.class文件进入JVM内存中，看到new，Class.forName；
5.如何加载？双亲委托（委派）机制：安全；AppClassLoader；
6.反射实质：能够获取属性，获取方法；
7.注解的本质：标记；注解+反射才能实现工作；

java内存分配

java内存分布概略图

在这里插入图片描述

堆

是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块。Java堆是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。此内存区域的唯一目的就是存放对象实例。

方法区

与Java堆一样，是各个线程共享的内存区域，它用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。虽然Java虚拟机规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分，但是它却有一个别名叫做Non-Heap（非堆），目的应该是与Java堆区分开来。

常量池

运行时常量池（Runtime Constant Pool）是方法区的一部分。Class文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述等信息外，还有一项信息是常量池（Constant Pool Table），用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，这部分内容将在类加载后存放到方法区的运行时常量池中

注：JDK1.8中JVM把String常量池移入了堆中，同时取消了“永久代”，改用元空间代替（Metaspace）。

创建对象内存分配

在这里插入图片描述

反射

class文件的底层

cafe babe 魔术头

在这里插入图片描述

类加载顺序

将class文件加载如 jvm管控的内存中。

1.检查

检查代码是否有问题

2.开辟静态资源空间

3.常量池

4.其他…

5.创建一个唯一的类的对象

Class —-用来表示Hello这个类

获取Class对象的几种方式

  • 类.class
  • Class.forName(“包名.类名”)
  • 对象.getClass()

在这里插入图片描述

class com.tianju.auth.reflect.Hello

package com.tianju.auth.reflect;

public class Hello {
    public Integer count(Integer a,Integer b){
        return a+b;
    }
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException {
        int a = 3;
        Class<?> aClass = Hello.class; // ?泛型的写法,?未知类型
        Class<?> aClass1 = Class.forName("com.tianju.auth.reflect.Hello");
        Class<? extends Hello> aClass2 = new Hello().getClass(); // extends Hello 代表的hello的子集
        System.out.println(aClass);
        System.out.println(aClass1);
        System.out.println(aClass2);

        Hello o = (Hello) aClass.newInstance(); // 创建对象
        int count = o.count(1, 2);
        System.out.println(count);
    }
}

在这里插入图片描述

创建对象几种方式

new 看到new : new Book()

反射 Class.forName(“包名.类名”)

克隆（拷贝）

  • 继承的时候，可以将子类的访问控制符扩大，但不能缩小；子类不得比父类抛出更多，更大的异常。
  • 浅拷贝、深拷贝问题：

在这里插入图片描述

浅拷贝

在这里插入图片描述

    // protected：代表本包或者继承
    // 继承的时候，可以将子类的访问控制符扩大，但不能缩小；
    // 子类不能比父类抛出更多的异常
    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }

深拷贝

在这里插入图片描述

    public Book deepClone(){
        Book book = new Book();
        Author au = new Author();
        au.setName(author.getName());
        book.setAuthor(au);
        book.setTitle(this.title);
        book.setPrice(this.price);
        return book;
    }

案例

Author.java实体类

package com.tianju.auth.reflect;

import lombok.Data;

@Data
public class Author {
    private String name;
}

Book.java实体类

implements Cloneable{ // 可以克隆的

package com.tianju.auth.reflect;

import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Data;
import lombok.NoArgsConstructor;

@Data
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
public class Book implements Cloneable{ // 可以克隆的
    private String title;
    private Author author;
    public double price;

    static {
        System.out.println("book的静态代码块");
    }

    // protected：代表本包或者继承
    // 继承的时候，可以将子类的访问控制符扩大，但不能缩小；
    // 子类不能比父类抛出更多的异常
    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }

    public Book deepClone(){
        Book book = new Book();
        Author au = new Author();
        au.setName(author.getName());
        book.setAuthor(au);
        book.setTitle(this.title);
        book.setPrice(this.price);
        return book;
    }
}

进行测试

在这里插入图片描述

package com.tianju.auth.reflect;

public class TestDemo{
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Author author = new Author();
        author.setName("吴承恩");
        Book book = new Book("三国演义", author,12.56);
        Book book1 = book;

        System.out.println(book1==book);// == 两个引用是否指向同一个对象

        // clone创建了一个新的对象，只是值一样
        Book bookClone = (Book) book.clone();
        // 深拷贝，创建了新的对象，上面的浅拷贝，只是拷贝了引用
        Book deepClone = book.deepClone();

        System.out.println(bookClone==book);
        System.out.println("克隆前："+book);
        System.out.println("克隆后："+bookClone);

        author.setName("小柯基");
        System.out.println("修改后的原对象："+book);
        System.out.println("修改后的clone对象："+bookClone);

        // 深拷贝
        System.out.println("***********");
        System.out.println("深拷贝的方法："+deepClone);
    }
}

序列化和反序列化

什么时候加载.class文件进入内存（JVM）

在这里插入图片描述

类的加载过程

在这里插入图片描述

连接：

  • 验证：格式检查->语义检查->字节码验证->符号引用验证
  • 准备：为静态变量分配内存并设置默认的初始值
  • 解析：符号引用替换为直接引用

cafe babe 魔术头

在这里插入图片描述

初始化：JVM对类进行初始化

  • 则是为标记为常量值的字段赋值的过程。换句话说，只对static修饰的变量或语句块进行初始化。
  • 如果类存在直接的父类并且这个类还没有被初始化，那么就先初始化父类。
  • 如果类中存在初始化语句，就依次执行这些初始化语句。

每一个类产生了一个唯一的对象Class, Class对象记录了类的基本信息。

如何获取Class对象【反射的基础】

  1. 对象.getClass()
  2. 类.class
  3. Class.forName(“包名.类名”)

在这里插入图片描述

类什么时候被加载

Hello h; // 此时没有用Hello，jvm并没有进行类加载

  • 看到new : new Book()
  • Class.forName: Class.forName(“包名.类名”)
  • 类加载器
package com.tianju.auth.reflect;

public class HelloTest1 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        Hello h; // 此时没有用Hello，jvm并没有进行类加载
        System.out.println("**********");
        new Hello(); // new 的时候会加载到内存中
        System.out.println("**********");
        Class.forName("com.tianju.auth.reflect.Hello");

    }
}

package com.tianju.auth.reflect;

public class Hello {
    static {
        System.out.println("hello");
    }
    public Integer count(Integer a,Integer b){
        return a+b;
    }
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException {
        int a = 3;
        Class<?> aClass = Hello.class; // ?泛型的写法
        Class<?> aClass1 = Class.forName("com.tianju.auth.reflect.Hello");
        Class<? extends Hello> aClass2 = new Hello().getClass();
        System.out.println(aClass);
        System.out.println(aClass1);
        System.out.println(aClass2);

        Hello o = (Hello) aClass.newInstance();
        int count = o.count(1, 2);
        System.out.println(count);

    }
}

怎么被加载?

双亲委托(派)机制

  • AppClassLoader （自定义的类）
  • ExtClassLoader
  • BootstrapClassLoader

A$B: B是A的内部类

在这里插入图片描述

A$B: B是A的内部类

在这里插入图片描述

另一种情况

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

双亲委托（委派）机制

好处：安全

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

例子：创建了java.lang.String报错

实际是加载的时候BootstrapClassLoader拒接加载

能编译，不能运行

在这里插入图片描述

配置这个是因为类加载，lib表示下面包都可以加载；或者配置指向rt里面，常用的string能在里面

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

反射

Class对象

Filed: 属性对象

Method: 方法对象

在这里插入图片描述

Car.java实体类

package com.tianju.auth.reflect;

public class Car {
    private String brand;
    private String color;
    private double price;

    public void run(String carName){
        System.out.println(carName+"：I'm going to run");
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Car{" +
                "brand='" + brand + '\'' +
                ", color='" + color + '\'' +
                ", price=" + price +
                '}';
    }

    public String getBrand() {
        return brand;
    }

    public void setBrand(String brand) {
        this.brand = brand;
    }

    public String getColor() {
        return color;
    }

    public void setColor(String color) {
        this.color = color;
    }

    public double getPrice() {
        return price;
    }

    public void setPrice(double price) {
        this.price = price;
    }
}

Method: 方法对象；

Filed: 属性对象

package com.tianju.auth.reflect;

import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;

public class TestReflect {
    public static void main(String[] args) throws IllegalAccessException, InvocationTargetException {
        Car c = new Car();
        c.setBrand("BMW");
        c.setColor("red");
        c.setPrice(123456.78);

        /**
         * 属性
         */
        Class<Car> carClass = Car.class;
        Field[] declaredFields = carClass.getDeclaredFields(); // 获得所有的属性

        for(Field field:declaredFields){
            System.out.println(field.getName() + ": "+field);
            //  Class com.tianju.auth.reflect.TestReflect can not access a member of
            //  class com.tianju.auth.reflect.Car with modifiers "private"
            field.setAccessible(true);
            System.out.println(field.get(c));
        }

        /**
         * 方法
         */
        Method[] declaredMethods = carClass.getDeclaredMethods();
        for(Method method:declaredMethods){
            String methodName = method.getName();
            if (methodName.startsWith("get")){
                // method.invoke(c) 表示 Car c 调用这个方法
                System.out.println(methodName+": "+method.invoke(c));
            }

            if (methodName.equals("run")){
                method.invoke(c,"BMW");
            }
        }

    }
}

注解

注解的本质

本质就是标记一下

@Target({ElementType.TYPE}) // 作用在类上
@Target({ElementType.FIELD}) // 作用在属性上
@Target({ElementType.METHOD}) // 这个注解作用在方法上

package com.tianju.auth.reflect;

import java.lang.annotation.*;

/**
 * 自定义注解：能找到指定的方法，进行指定的操作
 */
//@Target({ElementType.TYPE}) // 作用在类上
//@Target({ElementType.FIELD}) // 作用在属性上
@Target({ElementType.METHOD}) // 这个注解作用在方法上
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface CarAnnotation {
    String name() default "";
}

反射+自定义注解案例

1.执行某些方法，不执行某些方法

在这里插入图片描述

CarAnnotation.java注解文件

package com.tianju.auth.reflect;

import java.lang.annotation.*;

/**
 * 自定义注解：能找到指定的方法，进行指定的操作
 */
//@Target({ElementType.TYPE}) // 作用在类上
//@Target({ElementType.FIELD}) // 作用在属性上
@Target({ElementType.METHOD}) // 这个注解作用在方法上
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface CarAnnotation {
    String name() default "";
}

Car.java文件

package com.tianju.auth.reflect;

public class Car {
    private String brand;
    private String color;
    private double price;

    @CarAnnotation(name = "myCar")
    public void run(String carName){
        System.out.println(carName+"：I'm going to run");
    }

    @CarAnnotation(name = "yourCar")
    public void speedUp(){
        System.out.println("加速开。。。");
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Car{" +
                "brand='" + brand + '\'' +
                ", color='" + color + '\'' +
                ", price=" + price +
                '}';
    }

    public String getBrand() {
        return brand;
    }

    public void setBrand(String brand) {
        this.brand = brand;
    }

    public String getColor() {
        return color;
    }

    public void setColor(String color) {
        this.color = color;
    }

    public double getPrice() {
        return price;
    }

    public void setPrice(double price) {
        this.price = price;
    }
}

执行注解的name是myCar的方法

CarAnnotation annotation = method.getDeclaredAnnotation(CarAnnotation.class);

“myCar”.equals(annotation.name())

在这里插入图片描述

package com.tianju.auth.reflect;

import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;

public class TestReflect {
    public static void main(String[] args) throws IllegalAccessException, InvocationTargetException {
        Car c = new Car();
        c.setBrand("BMW");
        c.setColor("red");
        c.setPrice(123456.78);

        /**
         * 属性
         */
        Class<Car> carClass = Car.class;
        Field[] declaredFields = carClass.getDeclaredFields(); // 获得所有的属性

        for(Field field:declaredFields){
            System.out.println(field.getName() + ": "+field);
            //  Class com.tianju.auth.reflect.TestReflect can not access a member of
            //  class com.tianju.auth.reflect.Car with modifiers "private"
            field.setAccessible(true);
            System.out.println(field.get(c));
        }

        /**
         * 方法
         */
        Method[] declaredMethods = carClass.getDeclaredMethods();
        for(Method method:declaredMethods){
            String methodName = method.getName();
            if (methodName.startsWith("get")){
                // method.invoke(c) 表示 Car c 调用这个方法
                System.out.println(methodName+": "+method.invoke(c));
            }

            if (methodName.equals("run")){
                method.invoke(c,"BMW");
            }
        }

        /**
         * 注解：
         */
        for(Method method:declaredMethods){
            CarAnnotation annotation = method.getDeclaredAnnotation(CarAnnotation.class);
            if (annotation!=null){
                String name = annotation.name();
                System.out.println("注解值："+name);
                if ("myCar".equals(annotation.name())){
                    method.invoke(c,"bmw");
                }
            }
        }

    }
}

2.模拟springBoot的自动注入@Autowired

在这里插入图片描述

Autowired.java注解实体类

package com.tianju.auth.reflect;

import java.lang.annotation.*;

@Target({ElementType.FIELD}) // 作用在属性上
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface Autowired {
}

person.java实体类

field.set(person,o); // 给person 注入了 car 对象

package com.tianju.auth.reflect;

import java.lang.reflect.Field;
import java.util.Objects;

public class Person {

    @Autowired
    private Car car;

    public Car getCar(){
        return this.car;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "car=" + car +
                '}';
    }

    /**
     * 模拟 spring的实现过程
     */
    public static void main(String[] args) throws InstantiationException, IllegalAccessException {
        Class<Person> personClass = Person.class;
        Field[] declaredFields = personClass.getDeclaredFields();
        Person person = new Person();

        for(Field field:declaredFields){
            field.setAccessible(true);
            Autowired annotation = field.getDeclaredAnnotation(Autowired.class);
            if (Objects.nonNull(annotation)){
                // 找到这个注解，相当于找到 private Car car;属性
                // car: class com.tianju.auth.reflect.Car
                System.out.println(field.getName()+": "+field.getType());
                Object o = field.getType().newInstance(); // 创建对象出来
                field.set(person,o); // 给person 注入了 car 对象
            }
        }

        System.out.println(person);
        System.out.println(person.getCar());

    }
}

3.简单模拟MybatisPLus工作流程

简单模拟MybatisPLus工作流程

核心： 对象

框架： 对象映射为SQL（数据库） ORM框架

数据库： sql

在这里插入图片描述

@TableName, @TableField注解

@TableName

package com.tianju.auth.mybatisP;

import java.lang.annotation.*;

@Target({ElementType.TYPE}) // 放到类上
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface TableName {
    String name() default "";
}

@TableField

package com.tianju.auth.mybatisP;

import java.lang.annotation.*;

@Target({ElementType.FIELD}) // FIELD，域，放到属性上
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface TableField {
    String name() default "";
}

实体类加入注解

package com.tianju.auth.mybatisP;

import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Data;
import lombok.NoArgsConstructor;

@Data
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor

@TableName(name = "car_tab")
public class Car {
    @TableField(name = "car_brand")
    private String name;
    @TableField(name = "car_color")
    private String color;
    @TableField(name = "car_price")
    private Double price;
}

映射

在这里插入图片描述

package com.tianju.auth.mybatisP;

import java.lang.reflect.Field;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Objects;

public class MyPlusHelper {
    private StringBuilder sql = new StringBuilder();

    private List<Object> list = new ArrayList<>();

    /**
     * 产生添加的SQL语句
     * @param obj
     * @return INSERT INTO car_tab(列名,) VALUES(?,)
     */
    public String insert(Object obj) throws IllegalAccessException {
        Class<?> aClass = obj.getClass();

        // 获取表名
        TableName tableNameAnn = aClass.getAnnotation(TableName.class);
        String tableName = tableNameAnn.name();


        sql.append("INSERT INTO ");
        sql.append(tableName);
        sql.append("(");

        Field[] declaredFields = aClass.getDeclaredFields();
        for(Field field:declaredFields){
            field.setAccessible(true);
            TableField fieldAnnotation = field.getAnnotation(TableField.class);
            String columName = fieldAnnotation.name();
            Object fieldVal = field.get(obj);
            if (Objects.nonNull(fieldVal)){
                list.add(fieldVal); // 获取传进来的obj的属性的值
                sql.append(columName+",");
            }
        }

        sql.deleteCharAt(sql.length()-1);// 把最后的逗号，删掉

        sql.append(")");

        sql.append(" VALUES(");

        for (int i=0;i<list.size();i++){
            sql.append("?,");
        }

        sql.deleteCharAt(sql.length()-1);// 把最后的逗号，删掉

        sql.append(")");

        return sql.toString();
    }

    public static void main(String[] args) throws IllegalAccessException {
        Car car = new Car();
        car.setColor("red");
        System.out.println(new MyPlusHelper().insert(car));
    }
}

总结

1.java运行时的内存分配，创建对象时内存分配；
2.类加载的顺序，创建一个唯一的类的类对象；
3.创建对象的方式，new，Class.forName，clone；
4.什么时候加载.class文件进入JVM内存中，看到new，Class.forName；
5.如何加载？双亲委托（委派）机制：安全；AppClassLoader；
6.反射实质：能够获取属性，获取方法；
7.注解的本质：标记；注解+反射才能实现工作；

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