反射机制 [Java]

一、反射的定义

反射（Reflection）是Java在运行时动态获取类信息和操作类对象的能力。通过反射，可以在程序运行时：

• 获取类的名称、方法、属性、构造器等元数据。
• 创建对象实例。
• 调用方法或访问属性（包括私有成员）。
• 动态代理、注解处理等。

二、反射的核心类

Java反射API位于java.lang.reflect包，核心类包括：

1. Class<T>：表示类的元数据，是反射的入口。
2. Constructor<T>：类的构造方法。
3. Method：类的方法。
4. Field：类的属性（字段）。
5. Modifier：解析访问修饰符（如public、private）。

三、反射的基本使用步骤

1. 获取Class对象：三种方式：

   Class<?> clazz1 = Class.forName("全限定类名"); // 通过类路径加载
   Class<?> clazz2 = 对象.getClass();          // 通过实例对象获取
   Class<?> clazz3 = 类名.class;              // 直接通过类字面量

2. 创建对象实例：

   // 调用无参构造器（已过时，建议明确获取构造器）
   Object obj1 = clazz.newInstance(); 
   
   // 推荐方式：获取构造器并实例化
   Constructor<?> constructor = clazz.getDeclaredConstructor();
   Object obj2 = constructor.newInstance();

3. 操作方法和属性：

   • 调用方法：

     Method method = clazz.getMethod("方法名", 参数类型.class);
     method.invoke(obj, 参数值); // 调用方法

   • 访问属性：

     Field field = clazz.getDeclaredField("属性名");
     field.setAccessible(true); // 允许访问私有属性
     field.set(obj, 值);       // 修改属性值

四、反射的典型应用场景

1. 框架开发：如Spring的IoC容器（动态创建Bean）、Hibernate的ORM映射。
2. 动态代理：如AOP中的拦截器。
3. 注解处理：如JUnit通过反射查找带有@Test注解的方法。
4. 工具类：如IDE的代码提示、调试工具。

五、反射的优缺点

• 优点：

  • 灵活性：动态加载类、实现通用逻辑（如JSON序列化）。
  • 突破封装：可访问私有成员（需谨慎使用）。

• 缺点：

  • 性能开销：反射操作比直接调用慢（JVM优化后差距缩小）。
  • 安全性问题：破坏封装性，可能引发安全问题。
  • 维护困难：反射代码可读性差，且依赖类的内部细节。

六、示例代码

// 1. 获取Class对象
Class<?> clazz = Class.forName("com.example.Person");

// 2. 创建实例（假设有无参构造器）
Object person = clazz.getDeclaredConstructor().newInstance();

// 3. 访问私有属性
Field nameField = clazz.getDeclaredField("name");
nameField.setAccessible(true);
nameField.set(person, "张三");

// 4. 调用公共方法
Method sayHelloMethod = clazz.getMethod("sayHello");
sayHelloMethod.invoke(person);

// 5. 调用私有方法
Method privateMethod = clazz.getDeclaredMethod("privateMethod");
privateMethod.setAccessible(true);
privateMethod.invoke(person);

七、注意事项

1. 异常处理：需处理ClassNotFoundException、NoSuchMethodException、IllegalAccessException等异常。
2. 性能优化：频繁使用的反射操作可缓存Class、Method等对象。
3. 安全限制：在安全管理器下，反射可能受限。