Java 反射机制详解

何为反射？ 如果说大家研究过框架的底层原理或者咱们自己写过框架的话，一定对反射这个概念不陌生。 反射之所以被称为框架的灵魂，主要是因为它赋予了我们在运行时分析类以及执行类中方法的能力。 通过反射你可以获取任意一个类的所有属性和方法，你还可以调用这些方法和属性。 反射的应用场景了解么？ 像咱们平时大部分时候都是在写业务代码，很少会接触到直接使用反射机制的场景。 但是，这并不代表反射没有用。相反，正是因为反射，你才能这么轻松地使用各种框架。像 Spring/Spring Boot、MyBatis 等等框架中都大量使用了反射机制。 这些框架中也大量使用了动态代理，而动态代理的实现也依赖反射。 比如下面是通过 JDK 实现动态代理的示例代码，其中就使用了反射类 Method 来调用指定的方法。 public class DebugInvocationHandler implements InvocationHandler { /** * 代理类中的真实对象 */ private final Object target; public DebugInvocationHandler(Object target) { this.target = target; } public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws InvocationTargetException, IllegalAccessException { System.out.println("before method " + method.getName()); Object result = method.invoke(target, args); System.out.println("after method " + method.getName()); return result; } } 另外，像 Java 中的一大利器 注解 的实现也用到了反射。 为什么你使用 Spring 的时候 ，一个@Component注解就声明了一个类为 Spring Bean 呢？为什么你通过一个 @Value注解就读取到配置文件中的值呢？究竟是怎么起作用的呢？ 这些都是因为你可以基于反射分析类，然后获取到类/属性/方法/方法的参数上的注解。你获取到注解之后，就可以做进一步的处理。 谈谈反射机制的优缺点 优点：可以让咱们的代码更加灵活、为各种框架提供开箱即用的功能提供了便利 缺点：让我们在运行时有了分析操作类的能力，这同样也增加了安全问题。比如可以无视泛型参数的安全检查（泛型参数的安全检查发生在编译时）。另外，反射的性能也要稍差点，不过，对于框架来说实际是影响不大的。相关阅读：Java Reflection: Why is it so slow? 反射实战 获取 Class 对象的四种方式 如果我们动态获取到这些信息，我们需要依靠 Class 对象。Class 类对象将一个类的方法、变量等信息告诉运行的程序。Java 提供了四种方式获取 Class 对象: 1. 知道具体类的情况下可以使用： Class alunbarClass = TargetObject.class; 但是我们一般是不知道具体类的，基本都是通过遍历包下面的类来获取 Class 对象，通过此方式获取 Class 对象不会进行初始化 2. 通过 Class.forName()传入类的全路径获取： Class alunbarClass1 = Class.forName("cn.javaguide.TargetObject"); 3. 通过对象实例instance.getClass()获取： TargetObject o = new TargetObject(); Class alunbarClass2 = o.getClass(); 4. 通过类加载器xxxClassLoader.loadClass()传入类路径获取: ClassLoader.getSystemClassLoader().loadClass("cn.javaguide.TargetObject"); 通过类加载器获取 Class 对象不会进行初始化，意味着不进行包括初始化等一系列步骤，静态代码块和静态对象不会得到执行 反射的一些基本操作 创建一个我们要使用反射操作的类 TargetObject。 package cn.javaguide; public class TargetObject { private String value; public TargetObject() { value = "JavaGuide"; } public void publicMethod(String s) { System.out.println("I love " + s); } private void privateMethod() { System.out.println("value is " + value); } } 使用反射操作这个类的方法以及参数 package cn.javaguide; import java.lang.reflect.Field; import java.lang.reflect.InvocationTargetException; import java.lang.reflect.Method; public class Main { public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InstantiationException, InvocationTargetException, NoSuchFieldException { /** * 获取 TargetObject 类的 Class 对象并且创建 TargetObject 类实例 */ Class targetClass = Class.forName("cn.javaguide.TargetObject"); TargetObject targetObject = (TargetObject) targetClass.newInstance(); /** * 获取 TargetObject 类中定义的所有方法 */ Method[] methods = targetClass.getDeclaredMethods(); for (Method method : methods) { System.out.println(method.getName()); } /** * 获取指定方法并调用 */ Method publicMethod = targetClass.getDeclaredMethod("publicMethod", String.class); publicMethod.invoke(targetObject, "JavaGuide"); /** * 获取指定参数并对参数进行修改 */ Field field = targetClass.getDeclaredField("value"); //为了对类中的参数进行修改我们取消安全检查 field.setAccessible(true); field.set(targetObject, "JavaGuide"); /** * 调用 private 方法 */ Method privateMethod = targetClass.getDeclaredMethod("privateMethod"); //为了调用private方法我们取消安全检查 privateMethod.setAccessible(true); privateMethod.invoke(targetObject); } } 输出内容： publicMethod privateMethod I love JavaGuide value is JavaGuide 注意 : 有读者提到上面代码运行会抛出 ClassNotFoundException 异常,具体原因是你没有下面把这段代码的包名替换成自己创建的 TargetObject 所在的包 。 可以参考：https://www.cnblogs.com/chanshuyi/p/head_first_of_reflection.html 这篇文章。
 

来自: Java 反射机制详解 | JavaGuide

1. 反射的定义

class Person {private String name;private int age;public Person(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {this.age = age;}
}

• • Java反射机制是指在运行状态中，对于任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法；对于任意一个对象，都能够调用它的任意一个方法和属性。这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能称为Java的反射机制。简单来说，反射就像是一面镜子，它可以在运行时让程序“看到”自己的结构。
  • 例如，我们有一个简单的Person类：
  • 正常情况下，我们会通过创建Person对象来访问它的属性和方法，如Person person = new Person("John", 30); System.out.println(person.getName());。但使用反射，我们可以在不知道Person类的具体定义的情况下，获取它的类对象，进而获取和操作它的属性和方法。

1. 获取类对象的方式

• • 通过类的class属性获取：

• • • 对于已知的类，可以使用类名.class的方式获取类对象。例如，对于Person类，可以这样获取类对象：Class<Person> personClass = Person.class;。这种方式在编译时期就确定了类对象，比较简单直接，适用于已知类的情况。

• • 通过对象的getClass()方法获取：

• • • 如果已经有一个类的实例对象，可以通过对象的getClass()方法获取对应的类对象。例如，Person person = new Person("John", 30); Class<? extends Person> personClass = person.getClass();。这种方式在只知道对象，不知道具体类名的情况下很有用。

• • 通过Class.forName()方法获取：

• • • 这是一种动态加载类的方式，可以根据类的全限定名来获取类对象。例如，try { Class<?> personClass = Class.forName("com.example.Person"); } catch (ClassNotFoundException e) { e.printStackTrace(); }。这种方式的优势在于可以在运行时根据配置或者用户输入来加载类，常用于插件式开发、动态加载数据库驱动等场景。

1. 反射获取类的成员（属性和方法）

• • 获取属性：

Field[] fields = personClass.getDeclaredFields();
for (Field field : fields) {System.out.println("属性名: " + field.getName());
}

try {Field nameField = personClass.getDeclaredField("name");nameField.setAccessible(true);Person person = new Person("John", 30);String name = (String) nameField.get(person);System.out.println("获取到的名字: " + name);
} catch (NoSuchFieldException | IllegalAccessException e) {e.printStackTrace();
}

• • • 一旦获取了类对象，可以使用getDeclaredFields()方法获取类的所有属性（包括私有属性）。例如，对于Person类的类对象personClass，可以这样获取属性：
    • 如果只想获取公共属性，可以使用getFields()方法。并且可以通过field.setAccessible(true)来访问私有属性，例如：

• • 获取方法：

Method[] methods = personClass.getDeclaredMethods();
for (Method method : methods) {System.out.println("方法名: " + method.getName());
}

try {Method setNameMethod = personClass.getDeclaredMethod("setName", String.class);Person person = new Person("John", 30);setNameMethod.invoke(person, "Jane");System.out.println("修改后的名字: " + person.getName());
} catch (NoSuchMethodException | IllegalAccessException | InvocationTargetException e) {e.printStackTrace();
}

• • • 类对象可以通过getDeclaredMethods()方法获取类的所有方法（包括私有方法）。例如：
    • 如果只想获取公共方法，可以使用getMethods()方法。要调用一个方法，可以使用method.invoke()方法。例如，调用Person类的setName方法：

1. 反射的应用场景

• • 框架开发：

• • • 在许多Java框架中，反射是核心机制之一。例如，Spring框架大量使用反射来实现依赖注入（DI）和控制反转（IOC）。在Spring中，通过读取配置文件或者注解信息，利用反射来创建和配置对象，将对象的依赖关系在运行时动态地注入进去。

• • 单元测试工具：

• • • 像JUnit这样的单元测试框架也会使用反射。它可以通过反射来动态地调用被测试类的方法，并且可以在运行时获取方法的参数信息、返回值等，从而方便地进行测试。例如，JUnit可以通过反射找到被标记为@Test的方法并执行，然后检查方法的返回值或者抛出的异常是否符合预期。

• • 动态代理：

• • • 反射是实现动态代理的关键技术。动态代理可以在运行时创建一个代理对象，代理对象可以拦截对真实对象的方法调用，并且可以在调用前后添加额外的逻辑。例如，在Java的java.lang.reflect.Proxy类中，通过反射来生成代理类的字节码，并且在代理方法的调用过程中通过反射来调用真实对象的方法。