Java 反射机制详解

Java 反射机制详解

反射(Reflection)是 Java 语言的一个重要特性，它允许程序在运行时获取类的内部信息，并能直接操作对象的内部属性和方法。

反射的核心类

Java 反射主要涉及以下几个核心类：

1. Class 类：代表类的实体
2. Field 类：代表类的成员变量
3. Method 类：代表类的方法
4. Constructor 类：代表类的构造方法

获取 Class 对象的三种方式

// 1. 通过类名.class获取
Class<?> clazz1 = String.class;

// 2. 通过对象.getClass()获取
String str = "Hello";
Class<?> clazz2 = str.getClass();

// 3. 通过Class.forName()获取（最常用）
Class<?> clazz3 = Class.forName("java.lang.String");

反射的基本操作

1. 创建对象

// 通过无参构造创建实例
Class<?> clazz = Class.forName("com.example.User");
Object obj = clazz.newInstance();

// 通过有参构造创建实例
Constructor<?> constructor = clazz.getConstructor(String.class, int.class);
Object obj2 = constructor.newInstance("张三", 25);

2. 操作字段

// 获取字段并设置值
Field nameField = clazz.getDeclaredField("name");
nameField.setAccessible(true);  // 设置可访问私有字段
nameField.set(obj, "李四");

// 获取字段值
String name = (String) nameField.get(obj);

3. 调用方法

// 获取方法并调用
Method method = clazz.getMethod("setName", String.class);
method.invoke(obj, "王五");

// 调用静态方法
Method staticMethod = clazz.getMethod("staticMethod");
staticMethod.invoke(null);

反射的应用场景

1. 动态代理：AOP 编程的基础
2. 注解处理：框架中自动配置的实现
3. 通用框架：如 Spring 的依赖注入
4. 动态加载：插件化架构的实现
5. 测试工具：Mock 测试框架

反射的优缺点

优点：

• 增加程序的灵活性
• 可以在运行时获取类的完整信息
• 可以调用私有方法和访问私有属性

缺点：

• 性能较低（比直接调用慢）
• 破坏封装性
• 增加代码复杂度

性能优化建议

1. 缓存 Class 对象
2. 缓存 Method/Field 对象
3. 使用 setAccessible(true) 减少安全检查
4. 考虑使用 MethodHandle（Java 7+）

示例：通过反射调用私有方法

public class ReflectionExample {
    private String secretMethod(String input) {
        return "Secret: " + input;
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ReflectionExample example = new ReflectionExample();
        Class<?> clazz = example.getClass();
        
        // 获取私有方法
        Method method = clazz.getDeclaredMethod("secretMethod", String.class);
        method.setAccessible(true);  // 设置可访问
        
        // 调用方法
        String result = (String) method.invoke(example, "Hello Reflection");
        System.out.println(result);  // 输出: Secret: Hello Reflection
    }
}

反射是 Java 高级特性之一，合理使用可以极大增强程序的灵活性，但也要注意不要滥用，以免影响性能和代码可维护性。