探索 Java 中 `Class.java` 的属性与方法

Java 中的 java.lang.Class 类作为所有类和接口的元数据容器，提供了丰富的属性和方法以供开发者进行反射操作、类型检查等。本文将详细阐述 Class 类的主要属性和方法，并通过示例进行说明。

属性概览

以下是一些 Class 类的关键属性：

name: 字符串类型，表示类或接口的全限定名（如 java.lang.String）。
classLoader: ClassLoader 类型，代表加载该类的类加载器。
allPermDomain: ProtectionDomain 类型，存储类的保护域信息，与安全策略相关。
useCaches: 布尔类型，指示是否使用缓存来优化某些反射操作。
reflectionData: ReflectionData 类型，内部类，存储有关类的反射数据，如方法、字段、注解等。
classRedefinedCount: 整形，记录类被重新定义的次数，用于检测类定义变化。
genericInfo: 与泛型相关的内部类实例，存储泛型信息。
serialVersionUID: 长整型，类的序列化版本标识符。
serialPersistentFields: ObjectStreamField 数组，表示需要序列化的持久化字段。
reflectionFactory: ReflectionFactory 类型，提供创建反射对象（如 Constructor、Method 等）的方法。
initted: 布尔类型，指示类是否已初始化。
enumConstants: 枚举常量数组，仅对枚举类有效。
enumConstantDirectory: 内部类实例，用于快速查找枚举常量。
annotationData: 存储类及其成员注解的内部类实例。
annotationType: 对于注解类，存储其对应的 Class 对象。
classValueMap: 存储 ClassValue 对象，用于高效地根据类计算相关值。

方法详解

以下列举并解释 Class 类的部分重要方法：

类加载与实例化

forName(String className): 根据类名加载类并返回对应的 Class 对象，抛出异常处理类加载失败。
forName0(String name, boolean initialize, ClassLoader loader, Class<?> caller): 内部方法，实际执行 forName()。
newInstance(): 创建并初始化该类的一个新实例，通常用于非抽象类且具有默认构造器的情况。

类型判断与转换

isInstance(Object obj): 判断给定对象是否为该类的实例。
isAssignableFrom(Class<?> cls): 判断指定类是否可赋值给当前类（即是否为其子类或实现类）。
isInterface(): 判断是否为接口。
isArray(): 判断是否为数组类。
isPrimitive(): 判断是否为基本类型或 void。
isAnnotation(): 判断是否为注解类型。
isSynthetic(): 判断是否为编译器生成的合成类或方法。

获取类信息

getName(): 获取类或接口的全限定名。
getSimpleName(): 获取类或接口的简单名称（不包含包名）。
getTypeName(): 获取符合 Java 语言规范的类型名称。
getCanonicalName(): 获取类或接口的规范名称，对于匿名类或本地类可能返回 null。
getPackage(): 获取包含该类的包对象。
getSuperclass(): 获取父类的 Class 对象。
getGenericSuperclass(): 获取带有泛型信息的父类类型。
getInterfaces(): 获取当前类实现的所有接口的 Class 对象数组。
getGenericInterfaces(): 获取带有泛型信息的接口类型数组。
getComponentType(): 对于数组类，获取其元素类型。
getModifiers(): 获取类或接口的修饰符（如 public、abstract 等）。
getSigners(): 获取类的签名者信息，通常为空。
setSigners(Object[] signers): 设置类的签名者信息。

反射操作

getEnclosingMethod(): 获取嵌套类或局部类所封闭的方法。
getEnclosingConstructor(): 获取嵌套类所封闭的构造函数。
getDeclaringClass(): 获取声明当前类或接口的类。
getEnclosingClass(): 获取嵌套类或局部类所封闭的类。
getClasses(): 获取当前类及其父类中所有公共类（包括嵌套类）的 Class 对象数组。
getFields(): 获取当前类及其父类中所有公共字段的 Field 对象数组。
getMethods(): 获取当前类及其父类中所有公共方法的 Method 对象数组。
getConstructors(): 获取当前类的所有公共构造函数的 Constructor 对象数组。
getField(String name): 根据字段名获取特定公共字段的 Field 对象。
getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes): 根据方法名和参数类型获取特定公共方法的 Method 对象。
getConstructor(Class<?>... parameterTypes): 根据参数类型获取特定公共构造函数的 Constructor 对象。

声明成员访问

getDeclaredClasses(): 获取当前类中所有声明的类（包括私有嵌套类）的 Class 对象数组。
getDeclaredFields(): 获取当前类中所有声明的字段（包括私有字段）的 Field 对象数组。
getDeclaredMethods(): 获取当前类中所有声明的方法（包括私有方法）的 Method 对象数组。
getDeclaredConstructors(): 获取当前类中所有声明的构造函数（包括私有构造函数）的 Constructor 对象数组。
getDeclaredField(String name): 根据字段名获取特定声明字段的 Field 对象。
getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes): 根据方法名和参数类型获取特定声明方法的 Method 对象。
getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes): 根据参数类型获取特定声明构造函数的 Constructor 对象。

其他方法

getResourceAsStream(String name): 根据相对路径获取类资源的输入流。
getResource(String name): 获取类资源的 URL。
getProtectionDomain(): 获取类的保护域。
getAnnotation(Class<T> annotationClass): 获取类上指定注解类型的实例。
isAnnotationPresent(Class<? extends Annotation> annotationClass): 判断类上是否存在指定注解类型。
getAnnotations(): 获取类上所有注解的数组。
getDeclaredAnnotations(): 获取类上所有声明注解的数组。

示例

import java.lang.reflect.Method;

public class ClassDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 类加载与实例化
        Class<String> stringClass = Class.forName("java.lang.String");
        String instance = stringClass.newInstance();

        // 类型判断与转换
        System.out.println(stringClass.isInstance(instance)); // 输出: true
        System.out.println(String.class.isAssignableFrom(stringClass)); // 输出: true

        // 获取类信息
        System.out.println(stringClass.getName()); // 输出: java.lang.String
        System.out.println(stringClass.getSimpleName()); // 输出: String
        System.out.println(stringClass.getSuperclass()); // 输出: class java.lang.Object

        // 反射操作
        Method lengthMethod = stringClass.getMethod("length");
        System.out.println(lengthMethod.invoke(instance)); // 输出: 0

        // 注解操作
        if (stringClass.isAnnotationPresent(MyAnnotation.class)) {
            MyAnnotation myAnnotation = stringClass.getAnnotation(MyAnnotation.class);
            System.out.println(myAnnotation.value());
        }
    }
}

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface MyAnnotation {
    String value();
}