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RTTI（RunTime Type Information, 运行时类型信息）能够在程序运行时发现和使用类型信息
RTTI把我们从只能在编译期进行面向类型操作的禁锢中解脱了出来，并且让我们可以使用某些非常强大的程序。对RTTI的需要，揭示了面向对象设计中许多有趣（并且复杂）的特性，同时也带来了关于如何组织程序的基本问题。
本章将讨论Java是如何在运行时识别对象和类信息的。主要有两种方式：
- “传统的” RTTI：假定我们在编译时已经知道了所有的类型；
- “反射”机制：允许我们在运行时发现和使用类的信息。
下面看一下我们已经很熟悉的一个例子，它使用了多态的类层次结构。基类Shape是泛化的类型，从它派生出了三个具体类： Circle 、Square 和 Triangle （见下图所示）。
这是一个典型的类层次结构图，基类位于顶部，派生类向下扩展。面向对象编程的一个基本目的是：让代码只操纵对基类(这里即 Shape )的引用。这样，如果你想添加一个新类(比如从Shape派生出Rhomboid)来扩展程序，就不会影响原来的代码。在这个例子中，Shape接口中动态绑定了draw()方法，这样做的目的就是让客户端程序员可以使用泛化的Shape引用来调用draw()。draw()方法在所有派生类里都会被覆盖，而且由于它是动态绑定的，所以它可以使用Shape引用来调用，这就是多态。
因此，我们通常会创建一个具体的对象(Circle、Square 或者Triangle)，把它向上转型成Shape(忽略对象的具体类型)，并且在后面的程序中使用Shape引用来调用在具体对象中被重载的方法（如draw()）。
代码如下：
// typeinfo/Shapes.java
import java.util.stream.*;
abstract class Shape {
void draw() { System.out.println(this + ".draw()"); }
@Override
public abstract String toString();
}
class Circle extends Shape {
@Override
public String toString() { return "Circle"; }
}
class Square extends Shape {
@Override
public String toString() { return "Square"; }
}
class Triangle extends Shape {
@Override
public String toString() { return "Triangle"; }
}
public class Shapes {
public static void main(String[] args) {
Stream.of(
new Circle(), new Square(), new Triangle())
.forEach(Shape::draw);
}
}
/* Output:
Circle.draw()
Square.draw()
Triangle.draw()
*/基类中包含draw()方法，它通过传递this参数传递给System.out.println()，间接地使用toString()打印类标识符(注意：这里将toString()声明为了abstract，以此强制继承者覆盖改方法，并防止对Shape的实例化)。如果某个对象出现在字符串表达式中(涉及"+"和字符串对象的表达式)，toString()方法就会被自动调用，以生成表示该对象的String。每个派生类都要覆盖(从Object继承来的)toString()方法，这样draw()在不同情况下就打印出不同的消息(多态)。
这个例子中，在把Shape对象放入Stream<Shape>中时就会进行向上转型(隐式)，但在向上转型的时候也丢失了这些对象的具体类型。对steam而言，它们只是Shape对象。
严格来说，Stream<Shape>实际上是把放入其中的所有对象都当做Object对象来持有，只是取元素时会自动将其类型转为Shape。这也是 RTTI 最基本的使用形式，因为在 Java 中，所有类型转换的正确性检查都是在运行时进行的。这也正是 RTTI 的含义所在：在运行时，识别一个对象的类型。
另外在这个例子中，类型转换并不彻底：Object被转型为Shape，而不是Circle、Square或者Triangle。这是因为目前我们只能确保这个 Stream<Shape>保存的都是Shape：
- 编译期，
stream和 Java 泛型系统确保放入stream的都是Shape对象（Shape子类的对象也可视为Shape的对象），否则编译器会报错； - 运行时，自动类型转换确保了从
stream中取出的对象都是Shape类型。
接下来就是多态机制的事了，Shape对象实际执行什么样的代码，是由引用所指向的具体对象(Circle、Square或者Triangle)决定的。这也符合我们编写代码的一般需求，通常，我们希望大部分代码尽可能少了解对象的具体类型，而是只与对象家族中的一个通用表示打交道(本例中即为Shape)。这样，代码会更容易写，更易读和维护；设计也更容易实现，更易于理解和修改。所以多态是面向对象的基本目标。
但是，有时你会碰到一些编程问题，在这些问题中如果你能知道某个泛化引用的具体类型，就可以把问题轻松解决。例如，假设我们允许用户将某些几何形状高亮显示，现在希望找到屏幕上所有高亮显示的三角形；或者，我们现在需要旋转所有图形，但是想跳过圆形(因为圆形旋转没有意义)。这时我们就希望知道Stream<Shape>里边的形状具体是什么类型，而Java 实际上也满足了我们的这种需求。使用 RTTI，我们可以查询某个Shape引用所指向对象的确切类型，然后选择或者剔除特例。
要理解 RTTI 在 Java 中的工作原理，首先必须知道类型信息在运行时是如何表示的。这项工作是由称为**Class对象**的特殊对象完成的，它包含了与类有关的信息。实际上，Class对象就是用来创建该类所有"常规"对象的。Java使用Class对象来实现RTTI，即便是类型转换这样的操作都是用Class对象实现的。不仅如此，Class类还提供了很多使用RTTI的其它方式。
类是程序的一部分，每个类都有一个Class对象。换言之，每当我们编写并且编译了一个新类，就会产生一个Class对象(更恰当的说，是被保存在一个同名的.class文件中)。为了生成这个类的对象，Java虚拟机(JVM)先会调用"类加载器"子系统把这个类加载到内存中。
类加载器子系统可能包含一条类加载器链，但有且只有一个原生类加载器，它是JVM实现的一部分。原生类加载器加载的是"可信类"(包括Java API类)。它们通常是从本地盘加载的。在这条链中，通常不需要添加额外的类加载器，但是如果你有特殊需求(例如以某种特殊的方式加载类，以支持Web服务器应用，或者通过网络下载类)，也可以挂载额外的类加载器。
所有的类都是第一次使用时动态加载到JVM中的，当程序创建第一个对类的静态成员的引用时，就会加载这个类。
其实构造器也是类的静态方法，虽然构造器前面并没有
static关键字。所以，使用new操作符创建类的新对象，这个操作也算作对类的静态成员引用。
因此，Java程序在它开始运行之前并没有被完全加载，很多部分是在需要时才会加载。这一点与许多传统编程语言不同，动态加载使得Java具有一些静态加载语言(如C++)很难或者根本不可能实现的特性。
类加载器首先会检查这个类的Class对象是否已经加载，如果尚未加载，默认的类加载器就会根据类名查找.class文件(如果有附加的类加载器，这时候可能就会在数据库中或者通过其它方式获得字节码)。这个类的字节码被加载后，JVM会对其进行验证，确保它没有损坏，并且不包含不良的Java代码(这是Java安全防范的一种措施)。
译者注：这里对类加载机制讲得不是很清楚，可以参考《深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践（第2版）》第7章
一旦某个类的Class对象被载入内存，它就可以用来创建这个类的所有对象。下面的示范程序可以证明这点：
// typeinfo/SweetShop.java
// Examination of the way the class loader works
class Cookie {
static { System.out.println("Loading Cookie"); }
}
class Gum {
static { System.out.println("Loading Gum"); }
}
class Candy {
static { System.out.println("Loading Candy"); }
}
public class SweetShop {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("inside main");
new Candy();
System.out.println("After creating Candy");
try {
Class.forName("Gum");
} catch(ClassNotFoundException e) {
System.out.println("Couldn't find Gum");
}
System.out.println("After Class.forName(\"Gum\")");
new Cookie();
System.out.println("After creating Cookie");
}
}
/* Output:
inside main
Loading Candy
After creating Candy
Loading Gum
After Class.forName("Gum")
Loading Cookie
After creating Cookie
*/上面的代码中，Candy、Gum和Cookie这几个类都有一个static{...}静态初始化块，这些静态初始化块在类第一次被加载的时候就会执行。也就是说，静态初始化块会打印出相应的信息，告诉我们这些类分别是什么时候被加载了。而在main()里边，创建对象 的代码都放在了print()语句之间，以帮助我们判断类加载的时间点。
从输出中可以看到，Class对象仅在需要的时候才会被加载，static初始化是在类加载时进行的。
代码里面还有特别有趣的一行：
Class.forName("Gum");所有Class对象都属于Class类，而且它跟其他普通对象一样，我们可以获取和操控它的引用(这也是类加载器的工作)。forName()是Class类的一个静态方法，我们可以使用forName()根据目标类的类名（String）得到该类的Class对象。上面的代码忽略了forName()的返回值，因为那个调用是为了得到它产生的"副作用"。从结果可以看出，forName()执行的副作用是如果Gum类没有被加载就加载它，而在加载的过程中，Gum的static初始化块被执行了。
还需要注意的是，如果Class.forName()找不到要加载的类，它就会抛出异常ClassNotFoundException。上面的例子中我们只是简单地报告了问题，但在更严密的程序里，就要在异常处理程序中解决这个问题。