Calvin's Tech Space

Java 程序的工作機制： Java 對象都以單獨的 class 文件存在， java 虛擬機將其載入并執行其虛擬機指令。

Java 虛擬機查找這些 java 對象：

java 虛擬機根據 class path 來查找 java 對象，而虛擬機的 class path 又分為三層：

bootstrap ： sun.boot.class.path

extension: java.ext.dirs

application: java.class.path

三個 class path 各有對應的 classloader 。由上而下形成父子關系

當程序中調用 new 指令，或者 ClassLoader.load 方法時。其順序如下：

1.       首先查看 application 的 classloader 中是否已有對應的 class 緩存，如果有則返回，并根據 class 分配內存。如果沒有，接下一步。

2.       首先查看 extension 的 classloader 中是否已有對應的 class 緩存，如果有則返回，并根據 class 分配內存。如果沒有，接下一步。

3.       首先查看 bootstrap 的 classloader 中是否已有對應的 class 緩存，如果有則返回，并根據 class 分配內存。如果沒有，接下一步。

4.       由 bootstrap 的 classloader 在其 class path 中試圖加載該 class ，如果有，則將該 class 放入 cache 中，并返回。如果沒有，接下一步。

5.       由 extension 的 classloader 在其 class path 中試圖加載該 class ，如果有，則將該 class 放入 cache 中，并返回。如果沒有，接下一步。

6.       由 application 的 classloader 在其 class path 中試圖加載該 class ，如果有，則將該 class 放入 cache 中，并返回。如果沒有，則拋出 ClassNotFound 的 exception 。

Java 虛擬機加載這些 java 對象：

每個 java 虛擬機都在其啟動時產生一個唯一的 class heap ，并把所有的 class instance 都分配在其中。其中每個類實例的信息又分兩部分， fields 域和 methods 域。每個類實例各自擁有 fields ，但同一個類的不同實例共享 methods

反射

JVM 對反射的處理

簡單例子代碼：

 1import java.lang.reflect.InvocationHandler; 
 2
 3import java.lang.reflect.Method; 
 4
 5import java.lang.reflect.InvocationTargetException; 
 6
 7import java.io.IOException; 
 8
 9  
10
11public class Main { 
12
13    public static void main(String[] args){ 
14
15        TempImpl t1 = new TempImpl("temp1"); 
16
17        try { 
18
19            Method t1Talk = t1.getClass().getMethod("Talk", new Class[0]) ; 
20
21            t1Talk.invoke(t1, null); 
22
23        } catch (NoSuchMethodException e) { 
24
25            e.printStackTrace();  //To change body of catch statement use File | Settings | File Templates. 
26
27        } catch (IllegalAccessException e) { 
28
29            e.printStackTrace();  //To change body of catch statement use File | Settings | File Templates. 
30
31        } catch (InvocationTargetException e) { 
32
33            e.printStackTrace();  //To change body of catch statement use File | Settings | File Templates. 
34
35        } 
36
37        try { 
38
39            System.in.read(); 
40
41        } catch (IOException e) { 
42
43            e.printStackTrace();  //To change body of catch statement use File | Settings | File Templates. 
44
45        } 
46
47    } 
48
49} 
50
51

復雜例子代碼： 

 1import java.lang.reflect.InvocationHandler; 
 2
 3import java.lang.reflect.Method; 
 4
 5import java.lang.reflect.InvocationTargetException; 
 6
 7import java.io.IOException; 
 8
 9  
10
11public class Main { 
12
13    public static void main(String[] args){ 
14
15        TempImpl t1 = new TempImpl("temp1"); 
16
17        TempImpl t2 = new TempImpl("temp2"); 
18
19        Temp2 temp2 = new Temp2(); 
20
21        try { 
22
23            Method t1Talk = t1.getClass().getMethod("Talk", new Class[0]) ; 
24
25            Method t2Talk = t2.getClass().getMethod("Talk", new Class[0]) ; 
26
27            t1Talk.invoke(t2, null); 
28
29            t2Talk.invoke(t1, null); 
30
31            if(t1Talk.equals(t2Talk)){ 
32
33                System.out.println("equals"); 
34
35            } 
36
37           else{ 
38
39                System.out.println("not equals"); 
40
41            } 
42
43            if(t1Talk==t2Talk){ 
44
45                System.out.println("ref equals"); 
46
47            } 
48
49           else{ 
50
51                System.out.println("ref not equals"); 
52
53            } 
54
55            t2Talk.invoke(temp2, null); 
56
57        } catch (NoSuchMethodException e) { 
58
59            e.printStackTrace();  //To change body of catch statement use File | Settings | File Templates. 
60
61        } catch (IllegalAccessException e) { 
62
63            e.printStackTrace();  //To change body of catch statement use File | Settings | File Templates. 
64
65        } catch (InvocationTargetException e) { 
66
67            e.printStackTrace();  //To change body of catch statement use File | Settings | File Templates. 
68
69        } 
70
71        try { 
72
73            System.in.read(); 
74
75        } catch (IOException e) { 
76
77            e.printStackTrace();  //To change body of catch statement use File | Settings | File Templates. 
78
79        } 
80
81    } 
82
83} 
84
85

分析： java 虛擬機把每個 methods 當作一個執行單元。該執行單元帶有兩種簽名：類簽名和屬性簽名（ public ， static 等）。 反射的第一步，驗證簽名的合法性。驗證通過后，順序執行該 method 中的指令，當需要訪問類實例的 fields 和傳入參數時，由虛擬機注入。

動態代理

Sun 對動態代理的說明：

一個簡單例子代碼：

動態代理的內部實現——代碼生成：

研究 JDK 源代碼，發現在 Proxy 的 sun 實現中調用了 sun.misc.ProxyGenerator 類的 generateProxyClass( proxyName, interfaces) 方法，其返回值為 byte[] 和 class 文件的內存類型一致。于是做如下試驗：

 1public class  ProxyClassFile{ 
 2
 3       public static void main(String[] args){ 
 4
 5              String proxyName = "TempProxy"; 
 6
 7        TempImpl t = new TempImpl("proxy"); 
 8
 9              Class[] interfaces =t.getClass().getInterfaces(); 
10
11              
12
13              byte[] proxyClassFile = ProxyGenerator.generateProxyClass( 
14
15                  proxyName, interfaces); 
16
17        File f = new File("classes/TempProxy.class"); 
18
19        try { 
20
21            FileOutputStream fos = new FileOutputStream(f); 
22
23            fos.write(proxyClassFile); 
24
25            fos.flush(); 
26
27            fos.close(); 
28
29        } catch (FileNotFoundException e) { 
30
31            e.printStackTrace();  //To change body of catch statement use File | Settings | File Templates. 
32
33        } catch (IOException e) { 
34
35            e.printStackTrace();  //To change body of catch statement use File | Settings | File Templates. 
36
37        } 
38
39       } 
40} 
41
42

運行該類，到 class 文件夾下，利用反編譯技術，發現原來其采用了代碼生產技術：

  1public interface Temp{ 
  2
  3       public void Talk(); 
  4
  5       public void Run(); 
  6
  7} 
  8
  9import java.lang.reflect.*; 
 10
 11  
 12
 13public final class TempProxy extends Proxy 
 14
 15    implements Temp{ 
 16
 17  
 18
 19    private static Method m4; 
 20
 21    private static Method m2; 
 22
 23    private static Method m0; 
 24
 25    private static Method m3; 
 26
 27    private static Method m1; 
 28
 29  
 30
 31    public TempProxy(InvocationHandler invocationhandler)   { 
 32
 33        super(invocationhandler); 
 34
 35    } 
 36
 37  
 38
 39    public final void Run()    { 
 40
 41        try { 
 42
 43            h.invoke(this, m4, null); 
 44
 45            return; 
 46
 47        } 
 48
 49        catch(Error _ex) { } 
 50
 51        catch(Throwable throwable)  { 
 52
 53            throw new UndeclaredThrowableException(throwable); 
 54
 55        } 
 56
 57    } 
 58
 59  
 60
 61    public final String toString(){ 
 62
 63        try{ 
 64
 65            return (String)h.invoke(this, m2, null); 
 66
 67        } 
 68
 69        catch(Error _ex) { } 
 70
 71        catch(Throwable throwable)  { 
 72
 73            throw new UndeclaredThrowableException(throwable); 
 74
 75        } 
 76
 77        return ""; 
 78
 79    } 
 80
 81  
 82
 83    public final int hashCode() { 
 84
 85        try { 
 86
 87            return ((Integer)h.invoke(this, m0, null)).intValue(); 
 88
 89        } 
 90
 91        catch(Error _ex) { } 
 92
 93        catch(Throwable throwable){ 
 94
 95            throw new UndeclaredThrowableException(throwable); 
 96
 97        } 
 98
 99        return 123; 
100
101    } 
102
103  
104
105    public final void Talk(){ 
106
107        try{ 
108
109            h.invoke(this, m3, null); 
110
111            return; 
112
113        } 
114
115        catch(Error _ex) { } 
116
117        catch(Throwable throwable) { 
118
119            throw new UndeclaredThrowableException(throwable); 
120
121        } 
122
123    } 
124
125  
126
127    public final boolean equals(Object obj) { 
128
129        try  { 
130
131            return ((Boolean)h.invoke(this, m1, new Object[] { 
132
133                obj 
134
135            })).booleanValue(); 
136
137        } 
138
139        catch(Error _ex) { } 
140
141        catch(Throwable throwable) { 
142
143            throw new UndeclaredThrowableException(throwable); 
144
145        } 
146
147        return false; 
148
149    } 
150
151  
152
153    static{ 
154
155        try{ 
156
157     m4 = Class.forName("Temp").getMethod("Run", new Class[0]); 
158
159     m2 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("toString", new Class[0]); 
160
161     m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode", new Class[0]); 
162
163     m3 = Class.forName("Temp").getMethod("Talk", new Class[0]); 
164
165     m1 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("equals", new Class[] { 
166
167                Class.forName("java.lang.Object") 
168
169            }); 
170
171        } 
172
173        catch(NoSuchMethodException nosuchmethodexception) { 
174
175            throw new NoSuchMethodError(nosuchmethodexception.getMessage()); 
176
177        } 
178
179        catch(ClassNotFoundException classnotfoundexception) { 
180
181            throw new NoClassDefFoundError(classnotfoundexception.getMessage()); 
182
183        } 
184
185    } 
186
187}
188
189

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