## 1.网络编程入门
### 1.1 网络编程概述【理解】
- 计算机网络
是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统
- 网络编程
在网络通信协议下，实现网络互连的不同计算机上运行的程序间可以进行数据交换
### 1.2 网络编程三要素【理解】
- IP地址
要想让网络中的计算机能够互相通信，必须为每台计算机指定一个标识号，通过这个标识号来指定要接收数据的计算机和识别发送的计算机，而IP地址就是这个标识号。也就是设备的标识
- 端口
网络的通信，本质上是两个应用程序的通信。每台计算机都有很多的应用程序，那么在网络通信时，如何区分这些应用程序呢？如果说IP地址可以唯一标识网络中的设备，那么端口号就可以唯一标识设备中的应用程序了。也就是应用程序的标识
- 协议
通过计算机网络可以使多台计算机实现连接，位于同一个网络中的计算机在进行连接和通信时需要遵守一定的规则，这就好比在道路中行驶的汽车一定要遵守交通规则一样。在计算机网络中，这些连接和通信的规则被称为网络通信协议，它对数据的传输格式、传输速率、传输步骤等做了统一规定，通信双方必须同时遵守才能完成数据交换。常见的协议有UDP协议和TCP协议
### 1.3 IP地址【理解】
IP地址：是网络中设备的唯一标识
- IP地址分为两大类
- IPv4：是给每个连接在网络上的主机分配一个32bit地址。按照TCP/IP规定，IP地址用二进制来表示，每个IP地址长32bit，也就是4个字节。例如一个采用二进制形式的IP地址是“11000000 10101000 00000001 01000010”，这么长的地址，处理起来也太费劲了。为了方便使用，IP地址经常被写成十进制的形式，中间使用符号“.”分隔不同的字节。于是，上面的IP地址可以表示为“192.168.1.66”。IP地址的这种表示法叫做“点分十进制表示法”，这显然比1和0容易记忆得多
- IPv6：由于互联网的蓬勃发展，IP地址的需求量愈来愈大，但是网络地址资源有限，使得IP的分配越发紧张。为了扩大地址空间，通过IPv6重新定义地址空间，采用128位地址长度，每16个字节一组，分成8组十六进制数，这样就解决了网络地址资源数量不够的问题
- DOS常用命令：
- ipconfig：查看本机IP地址
- ping IP地址：检查网络是否连通
- 特殊IP地址：
- 127.0.0.1：是回送地址，可以代表本机地址，一般用来测试使用
### 1.4InetAddress【应用】
InetAddress：此类表示Internet协议（IP）地址
- 相关方法
| 方法名 | 说明 |
| ----------------------------------------- | ------------------------------------------------------------ |
| static InetAddress getByName(String host) | 确定主机名称的IP地址。主机名称可以是机器名称，也可以是IP地址 |
| String getHostName() | 获取此IP地址的主机名 |
| String getHostAddress() | 返回文本显示中的IP地址字符串 |
- 代码演示
public class InetAddressDemo {
public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
//InetAddress address = InetAddress.getByName("itheima");
InetAddress address = InetAddress.getByName("192.168.1.66");
//public String getHostName()：获取此IP地址的主机名
String name = address.getHostName();
//public String getHostAddress()：返回文本显示中的IP地址字符串
String ip = address.getHostAddress();
System.out.println("主机名：" + name);
System.out.println("IP地址：" + ip);
}
}
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
### 1.5端口和协议【理解】
- 端口
- 设备上应用程序的唯一标识
- 端口号
- 用两个字节表示的整数，它的取值范围是0~65535。其中，0~1023之间的端口号用于一些知名的网络服务和应用，普通的应用程序需要使用1024以上的端口号。如果端口号被另外一个服务或应用所占用，会导致当前程序启动失败
- 协议
- 计算机网络中，连接和通信的规则被称为网络通信协议
- UDP协议
- 用户数据报协议(User Datagram Protocol)
- UDP是无连接通信协议，即在数据传输时，数据的发送端和接收端不建立逻辑连接。简单来说，当一台计算机向另外一台计算机发送数据时，发送端不会确认接收端是否存在，就会发出数据，同样接收端在收到数据时，也不会向发送端反馈是否收到数据。
- 由于使用UDP协议消耗资源小，通信效率高，所以通常都会用于音频、视频和普通数据的传输
- 例如视频会议通常采用UDP协议，因为这种情况即使偶尔丢失一两个数据包，也不会对接收结果产生太大影响。但是在使用UDP协议传送数据时，由于UDP的面向无连接性，不能保证数据的完整性，因此在传输重要数据时不建议使用UDP协议
- TCP协议
- 传输控制协议 (Transmission Control Protocol)
- TCP协议是面向连接的通信协议，即传输数据之前，在发送端和接收端建立逻辑连接，然后再传输数据，它提供了两台计算机之间可靠无差错的数据传输。在TCP连接中必须要明确客户端与服务器端，由客户端向服务端发出连接请求，每次连接的创建都需要经过“三次握手”
- 三次握手：TCP协议中，在发送数据的准备阶段，客户端与服务器之间的三次交互，以保证连接的可靠
第一次握手，客户端向服务器端发出连接请求，等待服务器确认
第二次握手，服务器端向客户端回送一个响应，通知客户端收到了连接请求
第三次握手，客户端再次向服务器端发送确认信息，确认连接
- 完成三次握手，连接建立后，客户端和服务器就可以开始进行数据传输了。由于这种面向连接的特性，TCP协议可以保证传输数据的安全，所以应用十分广泛。例如上传文件、下载文件、浏览网页等
## 2.UDP通信程序
### 2.1 UDP发送数据【应用】
- Java中的UDP通信
- UDP协议是一种不可靠的网络协议，它在通信的两端各建立一个Socket对象，但是这两个Socket只是发送，接收数据的对象，因此对于基于UDP协议的通信双方而言，没有所谓的客户端和服务器的概念
- Java提供了DatagramSocket类作为基于UDP协议的Socket
- 构造方法
| 方法名 | 说明 |
| ----------------------------------------------------------- | ---------------------------------------------------- |
| DatagramSocket() | 创建数据报套接字并将其绑定到本机地址上的任何可用端口 |
| DatagramPacket(byte[] buf,int len,InetAddress add,int port) | 创建数据包,发送长度为len的数据包到指定主机的指定端口 |
- 相关方法
| 方法名 | 说明 |
| ------------------------------ | ---------------------- |
| void send(DatagramPacket p) | 发送数据报包 |
| void close() | 关闭数据报套接字 |
| void receive(DatagramPacket p) | 从此套接字接受数据报包 |
- 发送数据的步骤
- 创建发送端的Socket对象(DatagramSocket)
- 创建数据，并把数据打包
- 调用DatagramSocket对象的方法发送数据
- 关闭发送端
- 代码演示
public class SendDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//创建发送端的Socket对象(DatagramSocket)
// DatagramSocket() 构造数据报套接字并将其绑定到本地主机上的任何可用端口
DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
//DatagramSocket数据包插头
//创建数据，并把数据打包
//DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress address, int port)
//构造一个数据包，发送长度为 length的数据包到指定主机上的指定端口号。
byte[] bys = "hello,udp,我来了".getBytes();
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys,bys.length,InetAddress.getByName("192.168.1.66"),10086);
//调用DatagramSocket对象的方法发送数据
//void send(DatagramPacket p) 从此套接字发送数据报包
ds.send(dp);
//关闭发送端
//void close() 关闭此数据报套接字
ds.close();
}
}
### 2.2UDP接收数据【应用】
- 接收数据的步骤
- 创建接收端的Socket对象(DatagramSocket)
- 创建一个数据包，用于接收数据
- 调用DatagramSocket对象的方法接收数据
- 解析数据包，并把数据在控制台显示
- 关闭接收端
- 构造方法
| 方法名 | 说明 |
| ----------------------------------- | ----------------------------------------------- |
| DatagramPacket(byte[] buf, int len) | 创建一个DatagramPacket用于接收长度为len的数据包 |
- 相关方法
| 方法名 | 说明 |
| ----------------- | ---------------------------------------- |
| byte[] getData() | 返回数据缓冲区 |
| int getLength() | 返回要发送的数据的长度或接收的数据的长度 |
- 示例代码
public class ReceiveDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//创建接收端的Socket对象(DatagramSocket)
DatagramSocket ds = new DatagramSocket(10086);
while (true) {
//创建一个数据包，用于接收数据
byte[] bys = new byte[1024];
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys, bys.length);
//调用DatagramSocket对象的方法接收数据
ds.receive(dp);
//解析数据包，并把数据在控制台显示
System.out.println("数据是：" + new String(dp.getData(), 0, dp.getLength()));
}
}
}
顺序:1.先打开接收器运行->2.打开发送器发送->3.再使用接收器查收
### 2.3UDP通信程序练习【应用】
- 案例需求
UDP发送数据：数据来自于键盘录入，直到输入的数据是886，发送数据结束
UDP接收数据：因为接收端不知道发送端什么时候停止发送，故采用死循环接收
- 代码实现
1.创建发送测试类
public class SendDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//创建发送端的Socket对象(DatagramSocket)
DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
//自己封装键盘录入数据
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
String line;
while ((line = br.readLine()) != null) {
//输入的数据是886，发送数据结束
if ("886".equals(line)) {
break;
}
//创建数据，并把数据打包
byte[] bys = line.getBytes();
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys, bys.length, InetAddress.getByName("192.168.1.66"), 12345);
//调用DatagramSocket对象的方法发送数据
ds.send(dp);
}
//关闭发送端
ds.close();
}
}
2.创建接收数据类
public class ReceiveDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//创建接收端的Socket对象(DatagramSocket)
DatagramSocket ds = new DatagramSocket(12345);
while (true) {
//创建一个数据包，用于接收数据
byte[] bys = new byte[1024];
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys, bys.length);
//调用DatagramSocket对象的方法接收数据
ds.receive(dp);
//解析数据包，并把数据在控制台显示
System.out.println("数据是：" + new String(dp.getData(), 0, dp.getLength()));
}
//关闭接收端
// ds.close();
}
}
## 3.TCP通信程序
### 3.1TCP发送数据【应用】
- Java中的TCP通信
- Java对基于TCP协议的的网络提供了良好的封装，使用Socket对象来代表两端的通信端口，并通过Socket产生IO流来进行网络通信。
- Java为客户端提供了Socket类，为服务器端提供了ServerSocket类
- 构造方法
| 方法名 | 说明 |
| ------------------------------------ | ---------------------------------------------- |
| Socket(InetAddress address,int port) | 创建流套接字并将其连接到指定IP指定端口号 |
| Socket(String host, int port) | 创建流套接字并将其连接到指定主机上的指定端口号 |
- 相关方法
| 方法名 | 说明 |
| ------------------------------ | -------------------- |
| InputStream getInputStream() | 返回此套接字的输入流 |
| OutputStream getOutputStream() | 返回此套接字的输出流 |
- 示例代码
```java
public class ClientDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//创建客户端的Socket对象(Socket)
//Socket(String host, int port) 创建流套接字并将其连接到指定主机上的指定端口号
Socket s = new Socket("192.168.1.66",10000);
//获取输出流，写数据
//OutputStream getOutputStream() 返回此套接字的输出流
OutputStream os = s.getOutputStream();
os.write("hello,tcp,我来了".getBytes());
//释放资源
s.close();
}
}
```
### 3.2TCP接收数据【应用】
- 构造方法
| 方法名 | 说明 |
| ----------------------- | -------------------------------- |
| ServletSocket(int port) | 创建绑定到指定端口的服务器套接字 |
- 相关方法
| 方法名 | 说明 |
| --------------- | ------------------------------ |
| Socket accept() | 监听要连接到此的套接字并接受它 |
- 示例代码
```java
public class ServerDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//创建服务器端的Socket对象(ServerSocket)
//ServerSocket(int port) 创建绑定到指定端口的服务器套接字
ServerSocket ss = new ServerSocket(10000);
//Socket accept() 侦听要连接到此套接字并接受它
Socket s = ss.accept();
//获取输入流，读数据，并把数据显示在控制台
InputStream is = s.getInputStream();
byte[] bys = new byte[1024];
int len = is.read(bys);
String data = new String(bys,0,len);
System.out.println("数据是：" + data);
//释放资源
s.close();
ss.close();
}
}
```
### 3.3TCP通信程序练习【应用】
- 案例需求
客户端：发送数据，接受服务器反馈
服务器：收到消息后给出反馈
- 案例分析
- 客户端创建对象，使用输出流输出数据
- 服务端创建对象，使用输入流接受数据
- 服务端使用输出流给出反馈数据
- 客户端使用输入流接受反馈数据
- 代码实现
```java
public class ServerDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//创建服务器端的Socket对象(ServerSocket)
ServerSocket ss = new ServerSocket(10000);
//监听客户端连接，返回一个Socket对象
Socket s = ss.accept();
//获取输入流，读数据，并把数据显示在控制台
InputStream is = s.getInputStream();
byte[] bys = new byte[1024];
int len = is.read(bys);
String data = new String(bys, 0, len);
System.out.println("服务器：" + data);
//给出反馈
OutputStream os = s.getOutputStream();
os.write("数据已经收到".getBytes());
//释放资源
// s.close();
ss.close();
}
}
public class ClientDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//创建客户端的Socket对象(Socket)
Socket s = new Socket("192.168.1.66", 10000);
//获取输出流，写数据
OutputStream os = s.getOutputStream();
os.write("hello,tcp,我来了".getBytes());
//接收服务器反馈
InputStream is = s.getInputStream();
byte[] bys = new byte[1024];
int len = is.read(bys);
String data = new String(bys, 0, len);
System.out.println("客户端：" + data);
//释放资源
// is.close();
// os.close();
s.close();
}
}
```
### 3.4TCP通信程序练习【应用】
- 案例需求
客户端：数据来自于键盘录入, 直到输入的数据是886，发送数据结束
服务端：接收到数据在控制台输出
- 案例分析
- 客户端创建对象，使用键盘录入循环接受数据，接受一行发送一行，直到键盘录入886为止
- 服务端创建对象，使用输入流按行循环接受数据，直到接受到null为止
- 代码实现
```java
public class ClientDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//创建客户端Socket对象
Socket s = new Socket("192.168.1.66",10000);
//数据来自于键盘录入，直到输入的数据是886，发送数据结束
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
//封装输出流对象
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(s.getOutputStream()));
String line;
while ((line=br.readLine())!=null) {
if("886".equals(line)) {
break;
}
//获取输出流对象
bw.write(line);
bw.newLine();
bw.flush();
}
//释放资源
s.close();
}
}
public class ServerDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//创建服务器Socket对象
ServerSocket ss = new ServerSocket(10000);
//监听客户端的连接，返回一个对应的Socket对象
Socket s = ss.accept();
//获取输入流
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
String line;
while ((line = br.readLine()) != null) {
System.out.println(line);
}
//释放资源
ss.close();
}
}
```
### 3.5TCP通信程序练习【应用】
- 案例需求
客户端：数据来自于键盘录入，直到输入的数据是886,发送数据结束
服务端：接受到的数据写入文本文件中
- 案例分析
- 客户端创建对象，使用键盘录入循环接受数据，接受一行发送一行，直到键盘录入886为止
- 服务端创建对象，创建输出流对象指向文件，每接受一行数据后使用输出流输出到文件中，直到接受到null为止
- 代码实现
```java
ublic class ClientDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//创建客户端Socket对象
Socket s = new Socket("192.168.1.66",10000);
//数据来自于键盘录入，直到输入的数据是886，发送数据结束
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
//封装输出流对象
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(s.getOutputStream()));
String line;
while ((line=br.readLine())!=null) {
if("886".equals(line)) {
break;
}
bw.write(line);
bw.newLine();
bw.flush();
}
//释放资源
s.close();
}
}
public class ServerDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//创建服务器Socket对象
ServerSocket ss = new ServerSocket(10000);
//监听客户端连接，返回一个对应的Socket对象
Socket s = ss.accept();
//接收数据
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
//把数据写入文本文件
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("myNet\\s.txt"));
String line;
while ((line=br.readLine())!=null) {
bw.write(line);
bw.newLine();
bw.flush();
}
//释放资源
bw.close();
ss.close();
}
}
```
### 3.6TCP通信程序练习【应用】
- 案例需求
客户端：数据来自于文本文件
服务器：接收到的数据写入文本文件
- 案例分析
- 创建客户端，创建输入流对象指向文件，从文件循环读取数据，每读取一行就使用输出流给服务器输出一行
- 创建服务端，创建输出流对象指向文件，从客户端接受数据，每接受一行就给文件中输出一行
- 代码实现
```java
public class ClientDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//创建客户端Socket对象
Socket s = new Socket("192.168.1.66",10000);
//封装文本文件的数据
BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("myNet\\InetAddressDemo.java"));
//封装输出流写数据
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(s.getOutputStream()));
String line;
while ((line=br.readLine())!=null) {
bw.write(line);
bw.newLine();
bw.flush();
}
//释放资源
br.close();
s.close();
}
}
public class ServerDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//创建服务器Socket对象
ServerSocket ss = new ServerSocket(10000);
//监听客户端连接，返回一个对应的Socket对象
Socket s = ss.accept();
//接收数据
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
//把数据写入文本文件
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("myNet\\Copy.java"));
String line;
while ((line=br.readLine())!=null) {
bw.write(line);
bw.newLine();
bw.flush();
}
//释放资源
bw.close();
ss.close();
}
}
```
### 3.7TCP通信程序练习【应用】
- 案例需求
客户端：数据来自于文本文件，接收服务器反馈
服务器：接收到的数据写入文本文件，给出反馈
- 案例分析
- 创建客户端对象，创建输入流对象指向文件，每读入一行数据就给服务器输出一行数据，输出结束后使用shutdownOutput()方法告知服务端传输结束
- 创建服务器对象，创建输出流对象指向文件，每接受一行数据就使用输出流输出到文件中，传输结束后。使用输出流给客户端反馈信息
- 客户端接受服务端的回馈信息
- 相关方法
| 方法名 | 说明 |
| --------------------- | ---------------------------------- |
| void shutdownInput() | 将此套接字的输入流放置在“流的末尾” |
| void shutdownOutput() | 禁止用此套接字的输出流 |
- 代码实现
```java
public class ClientDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//创建客户端Socket对象
Socket s = new Socket("192.168.1.66",10000);
//封装文本文件的数据
BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("myNet\\InetAddressDemo.java"));
//封装输出流写数据
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(s.getOutputStream()));
String line;
while ((line=br.readLine())!=null) {
bw.write(line);
bw.newLine();
bw.flush();
}
//public void shutdownOutput()
s.shutdownOutput();
//接收反馈
BufferedReader brClient = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
String data = brClient.readLine(); //等待读取数据
System.out.println("服务器的反馈：" + data);
//释放资源
br.close();
s.close();
}
}
public class ServerDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//创建服务器Socket对象
ServerSocket ss = new ServerSocket(10000);
//监听客户端连接，返回一个对应的Socket对象
Socket s = ss.accept();
//接收数据
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
//把数据写入文本文件
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("myNet\\Copy.java"));
String line;
while ((line=br.readLine())!=null) { //等待读取数据
bw.write(line);
bw.newLine();
bw.flush();
}
//给出反馈
BufferedWriter bwServer = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(s.getOutputStream()));
bwServer.write("文件上传成功");
bwServer.newLine();
bwServer.flush();
//释放资源
bw.close();
ss.close();
}
}
```
### 3.8TCP通信程序练习【应用】
- 案例需求
客户端：数据来自于文本文件，接收服务器反馈
服务器：接收到的数据写入文本文件，给出反馈，代码用线程进行封装，为每一个客户端开启一个线程
- 案例分析
- 创建客户端对象，创建输入流对象指向文件，每读入一行数据就给服务器输出一行数据，输出结束后使用shutdownOutput()方法告知服务端传输结束
- 创建多线程类，在run()方法中读取客户端发送的数据，为了防止文件重名，使用计数器给文件名编号，接受结束后使用输出流给客户端发送反馈信息。
- 创建服务端对象，每监听到一个客户端则开启一个新的线程接受数据。
- 客户端接受服务端的回馈信息
- 代码实现
```java
public class ClientDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//创建客户端Socket对象
Socket s = new Socket("192.168.1.66",10000);
//封装文本文件的数据
BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("myNet\\InetAddressDemo.java"));
//封装输出流写数据
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(s.getOutputStream()));
String line;
while ((line=br.readLine())!=null) {
bw.write(line);
bw.newLine();
bw.flush();
}
s.shutdownOutput();
//接收反馈
BufferedReader brClient = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
String data = brClient.readLine(); //等待读取数据
System.out.println("服务器的反馈：" + data);
//释放资源
br.close();
s.close();
}
}
public class ServerThread implements Runnable {
private Socket s;
public ServerThread(Socket s) {
this.s = s;
}
@Override
public void run() {
try {
//接收数据写到文本文件
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
//解决名称冲突问题
int count = 0;
File file = new File("myNet\\Copy["+count+"].java");
while (file.exists()) {
count++;
file = new File("myNet\\Copy["+count+"].java");
}
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter(file));
String line;
while ((line=br.readLine())!=null) {
bw.write(line);
bw.newLine();
bw.flush();
}
//给出反馈
BufferedWriter bwServer = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(s.getOutputStream()));
bwServer.write("文件上传成功");
bwServer.newLine();
bwServer.flush();
//释放资源
s.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
public class ServerDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//创建服务器Socket对象
ServerSocket ss = new ServerSocket(10000);
while (true) {
//监听客户端连接，返回一个对应的Socket对象
Socket s = ss.accept();
//为每一个客户端开启一个线程
new Thread(new ServerThread(s)).start();
}
}
}
```
## 4.类加载器
### 4.1类加载【理解】
- 类加载的描述
- 当程序要使用某个类时，如果该类还未被加载到内存中，则系统会通过类的加载，类的连接，类的初始化这三个步骤来对类进行初始化。如果不出现意外情况，JVM将会连续完成这三个步骤，所以有时也把这三个步骤统称为类加载或者类初始化
- 类的加载
- 就是指将class文件读入内存，并为之创建一个 java.lang.Class 对象
- 任何类被使用时，系统都会为之建立一个 java.lang.Class 对象
- 类的连接
- 验证阶段：用于检验被加载的类是否有正确的内部结构，并和其他类协调一致
- 准备阶段：负责为类的类变量分配内存，并设置默认初始化值
- 解析阶段：将类的二进制数据中的符号引用替换为直接引用
- 类的初始化
- 在该阶段，主要就是对类变量进行初始化
- 类的初始化步骤
- 假如类还未被加载和连接，则程序先加载并连接该类
- 假如该类的直接父类还未被初始化，则先初始化其直接父类
- 假如类中有初始化语句，则系统依次执行这些初始化语句
- 注意：在执行第2个步骤的时候，系统对直接父类的初始化步骤也遵循初始化步骤1-3
- 类的初始化时机
- 创建类的实例
- 调用类的类方法
- 访问类或者接口的类变量，或者为该类变量赋值
- 使用反射方式来强制创建某个类或接口对应的java.lang.Class对象
- 初始化某个类的子类
- 直接使用java.exe命令来运行某个主类
### 4.2类加载器【理解】
#### 4.2.1类加载器的作用
- 负责将.class文件加载到内存中，并为之生成对应的 java.lang.Class 对象。虽然我们不用过分关心类加载机制，但是了解这个机制我们就能更好的理解程序的运行！
#### 4.2.2JVM的类加载机制
- 全盘负责：就是当一个类加载器负责加载某个Class时，该Class所依赖的和引用的其他Class也将由该类加载器负责载入，除非显示使用另外一个类加载器来载入
- 父类委托：就是当一个类加载器负责加载某个Class时，先让父类加载器试图加载该Class，只有在父类加载器无法加载该类时才尝试从自己的类路径中加载该类
- 缓存机制：保证所有加载过的Class都会被缓存，当程序需要使用某个Class对象时，类加载器先从缓存区中搜索该Class，只有当缓存区中不存在该Class对象时，系统才会读取该类对应的二进制数据，并将其转换成Class对象，存储到缓存区
#### 4.2.3Java中的内置类加载器
- Bootstrap class loader：它是虚拟机的内置类加载器，通常表示为null ，并且没有父null
- Platform class loader：平台类加载器可以看到所有平台类 ，平台类包括由平台类加载器或其祖先定义的Java SE平台API，其实现类和JDK特定的运行时类
- System class loader：它也被称为应用程序类加载器 ，与平台类加载器不同。 系统类加载器通常用于定义应用程序类路径，模块路径和JDK特定工具上的类
- 类加载器的继承关系：System的父加载器为Platform，而Platform的父加载器为Bootstrap
#### 4.2.4ClassLoader 中的两个方法
- 方法分类
| 方法名 | 说明 |
| ----------------------------------------- | -------------------------- |
| static ClassLoader getSystemClassLoader() | 返回用于委派的系统类加载器 |
| ClassLoader getParent() | 返回父类加载器进行委派 |
- 示例代码
```java
public class ClassLoaderDemo {
public static void main(String[] args) {
//static ClassLoader getSystemClassLoader()：返回用于委派的系统类加载器
ClassLoader c = ClassLoader.getSystemClassLoader();
System.out.println(c); //AppClassLoader
//ClassLoader getParent()：返回父类加载器进行委派
ClassLoader c2 = c.getParent();
System.out.println(c2); //PlatformClassLoader
ClassLoader c3 = c2.getParent();
System.out.println(c3); //null
}
}
```
## 5.反射
### 5.1反射的概述【理解】
- 是指在运行时去获取一个类的变量和方法信息。然后通过获取到的信息来创建对象，调用方法的一种机制。由于这种动态性，可以极大的增强程序的灵活性，程序不用在编译期就完成确定，在运行期仍然可以扩展
### 5.2获取Class类对象的三种方式【应用】
#### 5.2.1三种方式分类
- 类名.class属性
- 对象名.getClass()方法
- Class.forName(全类名)方法
#### 5.2.2示例代码
```java
public class ReflectDemo {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
//使用类的class属性来获取该类对应的Class对象
Class<Student> c1 = Student.class;
System.out.println(c1);
Class<Student> c2 = Student.class;
System.out.println(c1 == c2);
System.out.println("--------");
//调用对象的getClass()方法，返回该对象所属类对应的Class对象
Student s = new Student();
Class<? extends Student> c3 = s.getClass();
System.out.println(c1 == c3);
System.out.println("--------");
//使用Class类中的静态方法forName(String className)
Class<?> c4 = Class.forName("com.itheima_02.Student");
System.out.println(c1 == c4);
}
}
```
### 5.3反射获取构造方法并使用【应用】
#### 5.3.1Class类获取构造方法对象的方法
- 方法分类
| 方法名 | 说明 |
| ------------------------------------------------------------ | ------------------------------ |
| Constructor<?>[] getConstructors() | 返回所有公共构造方法对象的数组 |
| Constructor<?>[] getDeclaredConstructors() | 返回所有构造方法对象的数组 |
| Constructor<T> getConstructor(Class<?>... parameterTypes) | 返回单个公共构造方法对象 |
| Constructor<T> getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes) | 返回单个构造方法对象 |
- 示例代码
```java
public class ReflectDemo01 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
//获取Class对象
Class<?> c = Class.forName("com.itheima_02.Student");
//Constructor<?>[] getConstructors() 返回一个包含 Constructor对象的数组， Constructor对象反映了由该 Class对象表示的类的所有公共构造函数
// Constructor<?>[] cons = c.getConstructors();
//Constructor<?>[] getDeclaredConstructors() 返回反映由该 Class对象表示的类声明的所有构造函数的 Constructor对象的数组
Constructor<?>[] cons = c.getDeclaredConstructors();
for(Constructor con : cons) {
System.out.println(con);
}
System.out.println("--------");
//Constructor<T> getConstructor(Class<?>... parameterTypes) 返回一个 Constructor对象，该对象反映由该 Class对象表示的类的指定公共构造函数
//Constructor<T> getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes) 返回一个 Constructor对象，该对象反映由此 Class对象表示的类或接口的指定构造函数
//参数：你要获取的构造方法的参数的个数和数据类型对应的字节码文件对象
Constructor<?> con = c.getConstructor();
//Constructor提供了一个类的单个构造函数的信息和访问权限
//T newInstance(Object... initargs) 使用由此 Constructor对象表示的构造函数，使用指定的初始化参数来创建和初始化构造函数的声明类的新实例
Object obj = con.newInstance();
System.out.println(obj);
// Student s = new Student();
// System.out.println(s);
}
}
```
#### 5.3.2Constructor类用于创建对象的方法
| 方法名 | 说明 |
| -------------------------------- | -------------------------- |
| T newInstance(Object...initargs) | 根据指定的构造方法创建对象 |
### 5.4反射获取构造方法并使用练习1【应用】
- 案例需求
- 通过反射获取公共的构造方法并创建对象
- 代码实现
- 学生类
```java
public class Student {
//成员变量：一个私有，一个默认，一个公共
private String name;
int age;
public String address;
//构造方法：一个私有，一个默认，两个公共
public Student() {
}
private Student(String name) {
this.name = name;
}
Student(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
public Student(String name, int age, String address) {
this.name = name;
this.age = age;
this.address = address;
}
//成员方法：一个私有，四个公共
private void function() {
System.out.println("function");
}
public void method1() {
System.out.println("method");
}
public void method2(String s) {
System.out.println("method:" + s);
}
public String method3(String s, int i) {
return s + "," + i;
}
@Override
public String toString() {
return "Student{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
", address='" + address + '\'' +
'}';
}
}
```
- 测试类
```java
public class ReflectDemo02 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
//获取Class对象
Class<?> c = Class.forName("com.itheima_02.Student");
//public Student(String name, int age, String address)
//Constructor<T> getConstructor(Class<?>... parameterTypes)
Constructor<?> con = c.getConstructor(String.class, int.class, String.class);
//基本数据类型也可以通过.class得到对应的Class类型
//T newInstance(Object... initargs)
Object obj = con.newInstance("林青霞", 30, "西安");
System.out.println(obj);
}
}
```
### 5.5反射获取构造方法并使用练习2【应用】
- 案例需求
- 通过反射获取私有构造方法并创建对象
- 代码实现
- 学生类：参见上方学生类
- 测试类
```java
public class ReflectDemo03 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
//获取Class对象
Class<?> c = Class.forName("com.itheima_02.Student");
//private Student(String name)
//Constructor<T> getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes)
Constructor<?> con = c.getDeclaredConstructor(String.class);
//暴力反射
//public void setAccessible(boolean flag):值为true，取消访问检查
con.setAccessible(true);
Object obj = con.newInstance("林青霞");
System.out.println(obj);
}
}
```
### 5.6反射获取成员变量并使用【应用】
#### 5.6.1Class类获取成员变量对象的方法
- 方法分类
| 方法名 | 说明 |
| ----------------------------------- | ------------------------------ |
| Field[] getFields() | 返回所有公共成员变量对象的数组 |
| Field[] getDeclaredFields() | 返回所有成员变量对象的数组 |
| Field getField(String name) | 返回单个公共成员变量对象 |
| Field getDeclaredField(String name) | 返回单个成员变量对象 |
- 示例代码
```java
public class ReflectDemo01 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
//获取Class对象
Class<?> c = Class.forName("com.itheima_02.Student");
//Field[] getFields() 返回一个包含 Field对象的数组， Field对象反映由该 Class对象表示的类或接口的所有可访问的公共字段
//Field[] getDeclaredFields() 返回一个 Field对象的数组，反映了由该 Class对象表示的类或接口声明的所有字段
// Field[] fields = c.getFields();
Field[] fields = c.getDeclaredFields();
for(Field field : fields) {
System.out.println(field);
}
System.out.println("--------");
//Field getField(String name) 返回一个 Field对象，该对象反映由该 Class对象表示的类或接口的指定公共成员字段
//Field getDeclaredField(String name) 返回一个 Field对象，该对象反映由该 Class对象表示的类或接口的指定声明字段
Field addressField = c.getField("address");
//获取无参构造方法创建对象
Constructor<?> con = c.getConstructor();
Object obj = con.newInstance();
// obj.addressField = "西安";
//Field提供有关类或接口的单个字段的信息和动态访问
//void set(Object obj, Object value) 将指定的对象参数中由此 Field对象表示的字段设置为指定的新值
addressField.set(obj,"西安"); //给obj的成员变量addressField赋值为西安
System.out.println(obj);
// Student s = new Student();
// s.address = "西安";
// System.out.println(s);
}
}
```
#### 5.6.2Field类用于给成员变量赋值的方法
| 方法名 | 说明 |
| -------------------------------- | ------------------------------ |
| voidset(Object obj,Object value) | 给obj对象的成员变量赋值为value |
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