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java.lang.refパッケージは、他の可能な許可するアプリケーションとJava仮想マシン (JVM) ガベージコレクタとの間の限定的な相互関係よりも柔軟な参照型を提供する。それは重要なパッケージであり、それに"java.lang"で始まる名前を与えた言語設計者のための言語として十分に中核をなしたが、それはいくぶん特殊目的であり多くの開発者は使わない。このパッケージはJ2SE1.2から追加された。

Javaは多くのガベージコレクトされたプログラミング言語より柔軟な参照システムを持ち、ガベージコレクションに特別な振る舞いを許可する。Javaにある通常の（言語組み込みの）参照は「強参照 (strong reference)」として知られている。java.lang.refパッケージは3つの弱い参照型（ソフト参照SoftReference、弱参照WeakReference、ファントム参照PhantomReference）を定義している。各々の参照型は特殊な用途のために設計されている。

SoftReference はキャッシュを実装するために使われている。オブジェクトは強到達可能 (strongly reachable) つまり強参照によって到達可能ではないが、ソフト到達可能 (softly reachable) と呼ばれるソフト参照によって参照されている。ソフト到達可能なオブジェクトはガベージコレクタの自由裁量によってガベージコレクトされるかもしれない。これは一般的にソフト到達可能なオブジェクトは空きメモリが少ないときのみガベージコレクトされるだろうということを意味する。ところが、それはガベージコレクタの自由裁量にある。意味的に言えば、ソフト参照は「メモリが必要とされなくなるまでこのオブジェクトを保持せよ」ということを意味する。

WeakReference は弱マップを実装するために使われている。強到達可能またはソフト到達可能でなく弱参照によって参照されているオブジェクトは、弱到達可能 (weakly reachable) と呼ばれる。弱到達可能なオブジェクトは次の回収サイクルの間にガベージコレクトされる。この振る舞いはクラスjava.util.WeakHashMapによって使われている。プログラマは弱マップにキー/値ペアを挿入でき、キーがどこからも到達可能でなくなるかどうかを心配する必要がなく、オブジェクトがメモリを占有する可能性を心配しなくてよい。意味的に言えば、弱参照は「他にそれを参照するものが無いときはこのオブジェクトを除去せよ」を意味する。

PhantomReference はガベージコレクションにマークされているオブジェクトを参照するために使われており、ファイナライズされているが、未だに再利用されていない。オブジェクトは強、ソフト、弱到達可能でないが、ファントム到達可能 (phantom reachable) と呼ばれるファントム参照によって参照されている。これはファイナライゼーションメカニズムのみによって可能なものよりもより柔軟なクリーンナップを可能にする。意味的に言えば、ファントム参照は「このオブジェクトは長い間必要とされなくなりコレクトされる準備をしている状態でファイナライズされている。」を意味する。

これらの各々の参照型はReferenceクラスを継承し、リファレント（指示対象オブジェクト）（または、もし参照がクリアされているか参照型がファントムであるならばnull）への強参照を返すget()メソッド および、リファレンスをクリアするclear()メソッドを提供する。

java.lang.ref もまた参照型が変わるオブジェクトを保持するために上記で検討された各々のアプリケーションが使われるクラスReferenceQueueを定義する。 Referenceが生成されるとき、それは任意にリファレンスキューに登録される。アプリケーションは到達可能性状態の変化した参照を得るためのリファレンスキューを監視する。

参照型とリファレンスキューのより首尾よい説明は"Reference Objects and Garbage Collection" を参照。

リフレクションはJavaコード調査や、実行時のJavaコンポーネントやリフレクトされたメンバを使用する上での「リフレクト」を可能にするJava APIの構成要素である。このパッケージにあるクラスは、java.lang.Classとjava.lang.Packageに加えて、デバッガやインタプリタ、オブジェクトインスペクタ（調査）、クラスブラウザのようなアプリケーション、オブジェクトシリアライゼーションやJavaBeansのようなサービスに適合し、（その実行クラスを基礎とする）ターゲットとなるオブジェクトのpublicメンバまたは与えられたクラスによって宣言されたメンバにアクセスする必要がある。このパッケージはJDK1.1より追加された。

リフレクションはインスタンスによって使われ、それらの名前を使ってメソッドを呼び出す、動的プログラミングを許可する着想である。クラス、インタフェース、メソッド、フィールド、コンストラクタはすべて実行時に見つけて利用することができる。メタデータによってサポートされているリフレクションはそのプログラムの近くにあるJVMである。そこにはリフレクションによって呼び出された二つの技術がある。

1. Discovery はオブジェクトやクラスの取得に関わり、メンバ、スーパークラス、実装されたインタフェースとそのとき発見された要素を使う可能性の発見に関わる。
2. Use by name は要素のシンボル名呼び出し始めて、名付けられた要素を使用する。

ストリームクラスはストリームクラスに特色を加えたベースとなるサブクラスを拡張したDecoratorパターンに沿っている。ベースとなるストリームクラスのサブクラスはたいてい以下の特質を用いて名付けられる。:

• ストリームデータの送信元/送信先
• ストリームへ書き込まれた/読み込むデータ型
• ストリームデータ上で行われる追加処理やフィルタリング

ストリームサブクラスはXxxが特色を記述しStreamTypeがInputStream、OutputStream、Reader、Writerのような名前をもつパターンXxxStreamTypeを使って名付けられる。

以下の表はjava.ioパッケージが直にサポートする送信元/送信先を示す:

他の標準ライブラリパッケージは、java.net.Socket.getInputStream()メソッドやJava EEのjavax.servlet.ServletOutputStreamクラスが返すInputStreamのような他の送信先としてストリーム実装を提供する。

データ型ハンドリング、ストリームデータのプロセッシングやフィルタリングはストリームフィルタを通してできあがっている。フィルタクラスはすべて、コンストラクタの引数としてもう一つの互換ストリームオブジェクトを受け入れ、追加された特色とともに囲まれたストリームをデコレート(decorate)する。ベースとなるフィルタクラスFilterInputStream、FilterOutputStream、FilterReader、FilterWriterを拡張することでフィルタは生成される。

ReaderとWriterクラスは真に、バイトを文字にコンバートするためのデータストリームで追加処理を行うバイトストリームである。それらはJ2SE5.0から登場した静的メソッドjava.nio.charset.Charset.defaultCharset()によって返されるCharsetを使う。InputStreamReaderクラスはInputStreamをReaderへとコンバートし、OutputStreamWriterクラスはOutputStreamをWriterへコンバートする。これら双方のクラスは特別に役立つ文字エンコーディングを許可するコンストラクタを持っている—もしエンコーディングが指定されていなければ、プラットフォームにあるデフォルトエンコーディングを使用する。

以下の表はjava.ioパッケージを直にサポートする他の処理、フィルタを示す。これらのクラスはすべてFilterクラスに相当するものを継承している。

RandomAccessFileクラスはファイルのランダムアクセス読み書きをサポートする。このクラスはファイル内の次の読込または書込命令を行うバイトオフセットを表現するファイルポインタを使用する。ファイルポインタは読み書きによって無条件に動かされ、 seek(long)またはskipBytes(int)メソッドによって明確になる。 ファイルポインタのカレントポジションはgetFilePointer()メソッドによって返される。

File クラスはファイルシステムのファイルやディレクトリパスを表現する。 Fileオブジェクトはファイル、ディレクトリの生成、削除、リネームや「読み取り専用」や「最終更新タイムスタンプ」のようなファイル属性操作をサポートする。File オブジェクトはファイルとディレクトリを含むすべてのリストを得るために使われるディレクトリを表現することができる。 FileDescriptor クラスはバイトの送信元または廃棄先（送信先）を表現するファイル記述子である。一般的にこれはファイルであるが、コンソールやネットワークソケットにすることもできる。 FileDescriptor オブジェクトはFile ストリームを生成するために使われている。それらは File ストリーム、java.net ソケットやデータグラムソケットから得られる。