Java反射相关知识回顾-阿里云开发者社区

一、反射是什么？

反射是Java语言的一个特性，它允许程序再运行时，进行自我检查并且对内部的成员进行操作。

反射是指在运行时检查、获取和操作类、方法、字段等程序元素的能力。简而言之，它让我们能够检查和修改代码的结构，而不仅仅是执行代码。反射使得Java程序能够在运行时了解自身的结构，并动态地创建、操作和销毁对象，以及调用对象的方法。

反射就是在程序运行时才知道要操作的类是什么，并且可以在运行时获取类的完整构造，并调用对应的方法。

二、为什么要用反射？

Java Reflection功能非常强大，并且非常有用，比如：

获取任意类的名称、package信息、所有属性、方法、注解、类型、类加载器等
获取任意对象的属性，并且能改变对象的属性
调用任意对象的方法
判断任意一个对象所属的类
实例化任意一个类的对象
通过反射我们可以实现动态装配，降低代码的耦合度,动态代理等。

三、反射相关API

Java中的反射功能主要通过下面的类和接口实现：

Class ：用于获取类的信息
Field：用于获取和设置类的字段
Method：用于获取类的方法
Constructor：用于获取类的构造函数
Array：用于操作数组
Modifier：用于获取字段，方法和类的修饰符。
…

四、反射的使用

Class类常用方法

获取类的方法

方法名称	功能描述
public Method[] getMethods()	获取该类的所有公有的方法（public 修饰的）
public Method getMethod(String name, Class<?>… parameterTypes)	获取该类的某个公有方法（public 修饰的）
public Method[] getDeclaredMethods()	获取该类的所有方法
public Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>… parameterTypes)	获取该类的某个方法

获取构造器

方法名称	功能描述
public Constructor getConstructor(Class<?>… parameterTypes)	获得该类中与参数类型匹配的公有构造方法
public Constructor<?>[] getConstructors()	获得该类的所有公有构造方法
public Constructor getDeclaredConstructor(Class<?>… parameterTypes)	获得该类中与参数类型匹配的构造方法
public Constructor<?>[] getDeclaredConstructors()	获得该类的所有构造方法

获取字段

方法名称	功能描述
public Field getField(String name)	获得该类中名为参数相同的公共字段
public Field[] getFields()	获得该类中所有的公共字段
public Field getDeclaredField(String name)	获取类中字段名和参数相同的字段
public Field[] getDeclaredFields()	获取类中所有的字段属性

Class Field Method Constructor

Class类	代表类的实体，在允许的Java应用程序中表示类和接口
Field类	代表类的成员变量（类的属性）
Method类	代表类的方法
Constructor类	代表类的构造器

提示：在反射中，方法名命名都是大差不差的，而且归根结底也就是获取和类相关的东西，比如：字段属性，方法，构造器，泛型，注解，实现的接口，继承的父类…本文仅仅展示了一些 Constructor Method Field的冰山一角

常见操作

在Java中，每个类都有一个关联的 Class 对象，该对象包含了有关该类的信息。Class 类提供了许多方法，可以用来获取关于类的信息，例如类的名称、超类、实现的接口、构造函数、字段和方法等。

获取Class对象

使用Class.forName()方法获取

Class<?> clazz1 = Class.forName("com.robin._reflect.Student");

使用.class获取

Class<?> clazz2 = Student.class;

使用对象的.getClass()获取

Class<?> clazz3 = new Student().getClass();

获取类的信息

// 通过Class类对象获取类的信息
String className = clazz1.getName();
System.out.println("类名："+className);

获取超类的信息

Class<?> superclass = clazz1.getSuperclass();
System.out.println("超类："+superclass.getName()); // 打印超类名称

获取实现的接口

Class<?>[] interfaces = clazz1.getInterfaces();
for (Class<?> iface : interfaces) {
   
    System.out.println("实现的接口:" + iface.getName());
}

创建对象

通过Class对象的newInstance（）创建对象

Object obj = clazz1.newInstance();
System.out.println("obj:"+obj.toString());

通过Constructor对象的newInstance（）创建对象

Constructor<?> constructor = clazz1.getConstructor(null); // 传入构造器需要的参数
Object newInstance = constructor.newInstance(args);// 使用构造函数创建对象

获取和设置字段的值

Field field = clazz1.getDeclaredField("name");
field.setAccessible(true); // 设置允许访问私有字段
Object fieldValue = field.get(obj); // 获取字段的值
System.out.println("字段值："+fieldValue);
field.set(obj,"zhangsan");
Object newFieldValue = field.get(obj); // 获取字段新设的值
System.out.println("字段值："+newFieldValue);

调用方法

Method toStringMethod = clazz1.getMethod("toString", null);
Object result = toStringMethod.invoke(obj, args);// 调用执行方法
System.out.println("方法结果："+result);

获取和使用构造函数

Constructor<?> constructor = clazz1.getConstructor(null);
Object newInstance = constructor.newInstance(args);// 使用构造函数创建对象
System.out.println("新对象创建了："+newInstance.toString());

练习操作

首先准备一个用于被反射的类,以Student为例

public class Student {
   

    private String name; // 私有成员变量
    private String phone;// 私有成员变量
    public String sex; // 公有成员变量
    public String address;// 公有成员变量

    // 公有构造器
    public Student() {
   
    }

    // 私有构造器
    private Student(String name, String phone) {
   
        this.name = name;
        this.phone = phone;
    }

    // 保护构造器
    protected Student(String name){
   
        this.name = name;
    }

    // 公有的getter setter 方法
    public String getName() {
   
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
   
        this.name = name;
    }

    public String getPhone() {
   
        return phone;
    }

    public void setPhone(String phone) {
   
        this.phone = phone;
    }

    // 公有的toString 方法
    @Override
    public String toString() {
   
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", sex='" + sex + '\'' +
                ", address='" + address + '\'' +
                ", phone='" + phone + '\'' +
                '}';
    }
}

练习的代码：由于步骤较多我就不一一摘出来说明了，统一放到代码注释中说明

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;

public class Demo2 {
   
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, InstantiationException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, NoSuchFieldException {
   
        // 1.获取Class类对象
        Class<?> clazz = Class.forName("com.robin._reflect.Student");

        // 2. 获取构造器
        //  2.1 获取public的构造器
        Constructor<?>[] pbConsturctors = clazz.getConstructors();
        for (Constructor<?> pbConsturctor : pbConsturctors) {
   
            System.out.println(pbConsturctor.getName()+" 访问控制权限："+pbConsturctor.getModifiers());
        }

        System.out.println("=========================");
        // 2.2 获取所有的构造器
        Constructor<?>[] declaredConstructors = clazz.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor<?> declaredConstructor : declaredConstructors) {
   
            System.out.println(declaredConstructor.getName()+" 访问控制权限："+declaredConstructor.getModifiers());
        }

        // 3.创建对象
        Object obj1 = clazz.newInstance();
        Constructor<?> constructor = clazz.getConstructor(null); // 获取空参的构造器对象
        Object obj2 = constructor.newInstance();

        Constructor<?> declaredConstructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
        Object obj3 = declaredConstructor.newInstance("张三");


        // 4.获取方法
        Method toStringMethod = clazz.getMethod("toString");
        // 执行方法 invoke(对象)
        Object invokeMethod1 = toStringMethod.invoke(obj1);
        System.out.println(invokeMethod1.toString());

        Object invokeMethod2 = toStringMethod.invoke(obj2);
        System.out.println(invokeMethod2.toString());

        Object invokeMethod3 = toStringMethod.invoke(obj3);
        System.out.println(invokeMethod3.toString());

        System.out.println("==========================");
        // 5.获取字段属性
        Field[] declaredFields = clazz.getDeclaredFields();
        for (Field declaredField : declaredFields) {
   
            System.out.println(declaredField.getName());
        }

        Field field = clazz.getDeclaredField("phone");
        // 更改非public属性需要提供权限
        field.setAccessible(true);
        // 5.1 获取字段属性值
        Object fieldValue = field.get(obj1);// null
        System.out.println(fieldValue==null? "null" : fieldValue.toString());

        // 5.2 更改属性值

        field.set(obj1,"15547182477");

        Object newFieldValue = field.get(obj1);
        System.out.println(newFieldValue.toString());// 15547182477
    }
}

五、反射的注意事项

安全性：反射可以绕过访问控制，因此在使用反射时要格外小心，确保只访问允许的成员和方法。如果不小心访问了私有成员或调用了不安全的方法，可能会导致应用程序不稳定或不安全。
性能：反射操作通常比直接调用方法或访问字段的方式要慢。因此，在性能敏感的应用程序中，要谨慎使用反射，尽量选择其他更高效的方法。
编译时检查：反射可以绕过编译时类型检查，因此如果在使用反射时传递了错误的类型或方法名称，可能会导致运行时异常。要特别小心避免这种情况。
类加载：反射可能会触发类的加载，这可能会导致不希望加载的类被加载到内存中。要注意控制类加载的时机。
总之，反射是一项强大的功能，但需要小心谨慎地使用。只有在必要的情况下才应该使用反射，确保安全性和性能。在日常开发中，应优先考虑使用普通的方法调用和字段访问，只有在没有其他选择时才考虑使用反射。

六、反射的应用场景

反射在 Java 中有广泛的应用场景，以下是几个常见的应用场景：

① 动态加载类和创建对象

通过反射，我们可以在运行时动态地加载类，并创建其实例。这样就可以根据配置文件或用户输入来决定要加载的类，从而实现灵活的代码扩展性。

String className = "com.example.MyClass";
Class<?> clazz = Class.forName(className);
Object obj = clazz.newInstance();

② 调用对象的方法

通过反射，我们可以在运行时动态地调用对象的方法。这样就可以根据不同的条件来选择调用不同的方法，实现更加灵活的业务逻辑。

Method method = obj.getClass().getMethod("methodName", parameterTypes);
method.invoke(obj, args);

③ 操作对象的属性

通过反射，我们可以在运行时动态地操作对象的属性。这样就可以读取或修改对象的私有字段，实现对对象状态的灵活控制。

Field field = obj.getClass().getDeclaredField("fieldName");
field.setAccessible(true);
Object value = field.get(obj);
field.set(obj, newValue);

④ 获取类的信息

通过反射，我们可以在运行时动态地获取类的信息。这样就可以获取类的构造方法、字段、方法等信息，并进行相应的操作。

Class<?> clazz = obj.getClass();
Constructor<?>[] constructors = clazz.getConstructors();
Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();
Method[] methods = clazz.getDeclaredMethods();

⑤ 注解处理器

通过反射，我们可以编写注解处理器来处理自定义注解。这样就可以在编译期间或运行时对注解进行解析和处理，实现一些特定的功能。

Class<?> clazz = MyClass.class;
Annotation[] annotations = clazz.getAnnotations();
for (Annotation annotation : annotations) {
   
    if (annotation instanceof MyAnnotation) {
   
        // 处理自定义注解逻辑
    }
}

七、反射的优缺点

反射的优点

动态性：通过反射，我们可以在运行时动态地加载类、创建对象、调用方法和操作属性，使得代码更加灵活和可扩展。
配置性：通过反射，我们可以根据配置文件或用户输入来决定要加载的类、调用的方法和操作的属性，实现了代码的配置化。
框架支持：许多 Java 框架（如 Spring）都广泛使用了反射机制，通过反射来实现依赖注入、AOP 等功能。

反射的缺点

性能开销：反射操作相比直接调用方法和访问属性，会有一定的性能开销。因此，在性能要求较高的场景下，应慎重使用反射。
安全性问题：通过反射可以绕过 Java 语言的访问控制机制，访问私有字段和方法。这可能导致代码的安全性问题，需要谨慎使用

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