Java 反射（Reflection）

什么是反射？

反射（Reflection）是 Java 提供的一种机制，允许程序在运行时动态地检查类的信息，以及操作类的属性、方法和构造器。通过反射，程序可以动态地访问和修改对象的行为，而不需要在编译时确定具体的类型或行为。

反射是 Java 的动态性特性之一，常用于框架（如 Spring、Hibernate 等）和工具类库中，实现高度灵活的功能。

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反射的核心类

反射的核心类和接口都在 java.lang.reflect 包中，主要包括：

类/接口	描述
Class	表示运行时的类信息，通过它可以获取类的元数据（如字段、方法、构造器等）。
Field	表示类的字段，可以通过反射读取和修改字段的值。
Method	表示类的方法，可以通过反射调用方法。
Constructor	表示类的构造器，可以通过反射创建对象。
Modifier	提供用于检查字段和方法修饰符的工具类，比如判断是否是 public、static。
Array	提供动态创建和操作数组的工具方法。

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反射的常见操作

1. 获取 Class 对象

反射的入口是 Class 对象。可以通过以下三种方式获取：

// 1. 使用类的字面常量
Class<?> clazz1 = MyClass.class;

// 2. 使用对象的 getClass() 方法
MyClass myObject = new MyClass();
Class<?> clazz2 = myObject.getClass();

// 3. 使用 Class.forName()
Class<?> clazz3 = Class.forName("com.example.MyClass");

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2. 获取类的信息

通过 Class 对象，可以获取类的元信息，包括包、名称、字段、方法、构造器等。

Class<?> clazz = MyClass.class;

// 获取类的名称
System.out.println("类的全限定名: " + clazz.getName());
System.out.println("类的简单名: " + clazz.getSimpleName());

// 获取类的包信息
System.out.println("包名: " + clazz.getPackageName());

// 获取类的父类
System.out.println("父类: " + clazz.getSuperclass());

// 获取实现的接口
Class<?>[] interfaces = clazz.getInterfaces();
System.out.println("实现的接口: " + Arrays.toString(interfaces));

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3. 获取字段（Field）

反射允许你访问类的字段（包括私有字段）。

import java.lang.reflect.Field;

Class<?> clazz = MyClass.class;

// 获取所有字段（包括私有字段）
Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();
for (Field field : fields) {
    System.out.println("字段名: " + field.getName());
    System.out.println("字段类型: " + field.getType());
}

// 获取指定字段
Field field = clazz.getDeclaredField("name");

// 如果字段是私有的，需要设置可访问性
field.setAccessible(true);

// 修改字段的值
Object obj = clazz.newInstance();
field.set(obj, "New Value");
System.out.println("字段值: " + field.get(obj));

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4. 获取方法（Method）

反射允许你获取类的方法并调用它。

import java.lang.reflect.Method;

Class<?> clazz = MyClass.class;

// 获取所有方法（包括私有方法）
Method[] methods = clazz.getDeclaredMethods();
for (Method method : methods) {
    System.out.println("方法名: " + method.getName());
    System.out.println("返回类型: " + method.getReturnType());
    System.out.println("参数类型: " + Arrays.toString(method.getParameterTypes()));
}

// 获取特定方法
Method method = clazz.getDeclaredMethod("greet", String.class);

// 调用方法
method.setAccessible(true); // 如果是私有方法
Object obj = clazz.newInstance();
Object result = method.invoke(obj, "Hello");
System.out.println("调用结果: " + result);

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5. 获取构造器（Constructor）

反射可以获取类的构造器，并使用它来创建对象。

import java.lang.reflect.Constructor;

Class<?> clazz = MyClass.class;

// 获取所有构造器
Constructor<?>[] constructors = clazz.getDeclaredConstructors();
for (Constructor<?> constructor : constructors) {
    System.out.println("构造器参数类型: " + Arrays.toString(constructor.getParameterTypes()));
}

// 获取特定构造器
Constructor<?> constructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);

// 使用构造器创建对象
Object obj = constructor.newInstance("Parameter Value");
System.out.println(obj);

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6. 判断修饰符（Modifier）

通过 Modifier 工具类判断字段、方法或类的修饰符。

import java.lang.reflect.Modifier;

Class<?> clazz = MyClass.class;

// 获取所有方法
Method[] methods = clazz.getDeclaredMethods();
for (Method method : methods) {
    int modifiers = method.getModifiers();
    System.out.println("方法名: " + method.getName());
    System.out.println("是否是 public: " + Modifier.isPublic(modifiers));
    System.out.println("是否是 static: " + Modifier.isStatic(modifiers));
}

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反射的应用场景

1. 框架设计：
   • 如 Spring、Hibernate 使用反射动态创建对象和调用方法。
2. 动态代理：
   • 在运行时生成代理类，实现 AOP（Aspect-Oriented Programming）。
3. 工具类：
   • 如 JavaBean 的属性拷贝工具，通过反射动态获取和设置字段值。
4. 序列化与反序列化：
   • 如 Jackson 和 Gson，利用反射解析对象字段。
5. 动态类加载：
   • 根据配置文件加载类，动态调用方法或创建对象。

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反射的优缺点

优点

• 动态性：可以在运行时动态获取和操作类的信息。
• 灵活性：无需在编译时确定类的行为，适合通用性强的框架设计。

缺点

• 性能开销：反射调用比直接调用慢，可能影响性能。
• 安全性：可以绕过访问权限，可能导致安全问题。
• 代码复杂性：反射代码不易阅读和维护。

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总结

反射是一种强大的工具，能够提供运行时动态操作类的能力，在框架设计和动态编程中尤为重要。然而，由于性能和安全问题，应该合理使用反射，仅在必要时使用，而不是滥用它。