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JavaSE学习笔记25-反射（reflection）

news 来源：原创 2025/9/17 10:38:38

反射

在Java中，反射（Reflection） 是一种强大的机制，允许程序在运行时检查和操作类、方法、字段等信息。通过反射，可以动态地创建对象、调用方法、访问字段，甚至修改私有成员。反射的核心类是 java.lang.reflect 包中的 Class、Method、Field、Constructor 等。

反射的常见用法

以下是反射的常见用法

1. 获取 `Class` 对象

Class 对象是反射的核心，表示一个类或接口的元数据。可以通过以下方式获取 Class 对象：

// 1. 通过类名获取
Class<?> clazz = Class.forName("java.lang.String");// 2. 通过对象获取
String str = "Hello";
Class<?> clazz = str.getClass();// 3. 通过类字面量获取
Class<?> clazz = String.class;

2. 创建对象

通过反射可以动态创建类的实例：

Class<?> clazz = Class.forName("java.lang.String");
// 使用无参构造函数创建对象
Object obj = clazz.getDeclaredConstructor().newInstance();

如果构造函数有参数，可以这样：

Constructor<?> constructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class);
Object obj = constructor.newInstance("Hello, Reflection!");

3. 调用方法

通过反射可以动态调用方法：

Class<?> clazz = Class.forName("java.lang.String");
Object obj = clazz.getDeclaredConstructor().newInstance();// 获取方法对象
Method method = clazz.getMethod("substring", int.class, int.class);// 调用方法
String result = (String) method.invoke(obj, 0, 5);
System.out.println(result); // 输出子字符串

4. 访问字段

通过反射可以访问和修改字段的值：

class MyClass {private String name = "Reflection";
}Class<?> clazz = MyClass.class;
Object obj = clazz.getDeclaredConstructor().newInstance();// 获取字段对象
Field field = clazz.getDeclaredField("name");// 设置字段可访问（即使是私有字段）
field.setAccessible(true);// 获取字段值
String nameValue = (String) field.get(obj);
System.out.println(nameValue); // 输出: Reflection// 修改字段值
field.set(obj, "New Value");
System.out.println(field.get(obj)); // 输出: New Value

5. 访问私有成员

通过 setAccessible(true) 可以绕过访问控制，访问私有成员（字段、方法、构造函数）：

class MyClass {private void privateMethod() {System.out.println("Private Method Called!");}
}Class<?> clazz = MyClass.class;
Object obj = clazz.getDeclaredConstructor().newInstance();// 获取私有方法
Method method = clazz.getDeclaredMethod("privateMethod");// 设置方法可访问
method.setAccessible(true);// 调用私有方法
method.invoke(obj); // 输出: Private Method Called!

反射的优缺点

优点：

动态性：可以在运行时动态加载类、调用方法、访问字段。
灵活性：适用于框架和库的开发（如 Spring、Hibernate）。

缺点：

性能开销：反射操作比直接调用慢。
安全性问题：可以绕过访问控制，破坏封装性。
代码可读性差：反射代码通常难以理解和维护。

反射的使用场景

框架开发：如 Spring 的依赖注入、Hibernate 的 ORM 映射。
动态代理：如 JDK 动态代理。
工具类：如 JSON 库（Gson、Jackson）的序列化和反序列化。

反射示例代码

以下是一个完整的反射示例：

import java.lang.reflect.*;public class ReflectionExample {public static void main(String[] args) throws Exception {// 获取 Class 对象Class<?> clazz = Class.forName("java.lang.String");// 创建对象Object obj = clazz.getDeclaredConstructor(String.class).newInstance("Hello, Reflection!");// 调用方法Method method = clazz.getMethod("substring", int.class, int.class);String result = (String) method.invoke(obj, 0, 5);System.out.println(result); // 输出: Hello// 访问字段（假设有一个私有字段）Field field = clazz.getDeclaredField("value");field.setAccessible(true);byte[] value = (byte[]) field.get(obj);System.out.println(new String(value)); // 输出: Hello, Reflection!}
}

通过反射，Java 提供了强大的动态能力，但应谨慎使用，避免滥用导致性能问题和代码复杂性。

静态vs动态语言

动态语言
    是一类在运行时可以改变其结构的语言：例如新的函数、对象、甚至代码可以被引进，
    已有的函数可以被删除或是其他结构上的变化。通俗说就是在运行时代码可以根据某些条件改变自身结构
    主要动态语言：Object-C、C#、Javascript、PHP、Python等。
静态语言
    与动态语言相对应的，运行时结构不可变的语言就是静态语言。如Java、C、C++
    Java不是动态语言，但Java可以称之为“准动态语言”。即Java有一定的动态性，我们可以利用反射机制获得
    类似动态语言的特性。Java的动态性让编程的时候更加灵活！

笔记

Reflection(反射)是Java被视为动态语言的关键，反射机制允许程序在执行期借助于Reflection API取得任何类的内部信息，
并能直接操作任意对象的内部属性及方法
    语法： Class c = Class.forName("java.lang.String")
加载完类之后，在堆内存的方法区中就产生了一个Class类型的对象（一个类只有一个Class对象），这个对象就
包含了完整的类的结构信息。我们可以通过这个对象看到类的结构。这个对象就像一面镜子，透过这个镜子看到类的结构，
所以，我们形象的称之为：反射
    正常方式：引入需要的“包类”名称 --》通过new实例化 --》取得实例化对象
    反射方式：实例化对象 --》getClass()方法 --》得到完整的“包类”名称

Java反射机制提供的功能
    在运行时判断任意一个对象所属的类
    在运行时构造任意一个类的对象
    在运行时判断任意一个类所具有的成员变量和方法
    在运行时获取泛型信息
    在运行时调用任意一个对象的成员变量和方法
    在运行时处理注解
    生成动态代理
    ....

优点：实现动态创建对象和编译，体现出很大的灵活性

缺点：对性能有影响。使用反射基本上是一直解释操作，我们可以告诉JVM，我们希望做什么并且它满足我们的要求。
这类操作总是慢于直接执行相同的操作

反射相关的主要API
java.lang.Class:代表一个类
java.lang.reflect.Method:代表类的方法
java.lang.reflect.Filed:代表类的成员变量
java.lang.reflect.Constructor:代表类的构造器
...

Class类

在Object类中定义了以下的方法,此方法将被所有子类继承
    public final Class getClass()
    这个方法的返回值的类型是一个Class类,此类是Java反射的源头
    实际上所谓反射从程序的运行结果看也很好理解,即:可以通过对象反射求出类的名称

对象照镜子后可以得到的信息,某个类的属性,方法,和构造器,某个类到底实现了哪些接口
对于每个类而言,JRE都为其保留一个不变的Class类型的对象,一个Class对象包含了特定某个
结构(class/interface/enum/annotation/primitive type/void/[])的有关信息

Class本身也是一个类
Class对象只能由系统建立对象
一个加载的类在JVM中只会有一个Class实例
一个Class对象对应的是一个加载到JVM中的一个.class文件
每个类的实例都会记得自己是由哪个Class实例所生成
通过Class可以完整地得到一个类中的所有被加载的结构
Class类是Reflection的根源,针对任何你想动态加载,运行的类,唯有先获得相应的Class对象

Class类的常用方法
static ClassforName(String name) 返回指定类名name的Class对象
Object newInstance()              调用缺省构造函数,返回Class对象的一个实例
getName()                         返回此Class对象所表示的实体(类,接口,数组类或void)的名称
Class getSuperClass()             返回当前Class对象的父类的Class对象
Class[] getinterface()            获取当前Class对象的接口
ClassLoader getClassLoader()      返回该类的类加载器
Constructor[] getConstructors()   返回一个包含某些Constructor对象的数组
Method getMethod(String name,Class..T) 返回一个Method对象,此对象的形参类型为paramType
Field[] getDeclaredFields()       返回Field对象的一个数组

练习代码：

package com.kuang.reflection;public class Test02 {public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {// 创建一个 Persons 对象Persons persons = new Student();Persons persons1 = new Teacher();System.out.println("这个人是：" + persons.name);System.out.println("这个人是：" + persons1.name);// 方式一：通过对象的 getClass() 方法获取 Class 对象Class c1 = persons.getClass();System.out.println("c1的哈希值：" + c1.hashCode());// 方式二：通过 Class.forName() 方法获取 Class 对象Class c2 = Class.forName("com.kuang.reflection.Student");System.out.println("c1的哈希值：" + c2.hashCode());//方式三：通过类名 .class 获取Class对象Class c3 = Student.class;System.out.println("c3的哈希值：" + c3.hashCode());//方式四：基本内置类型的包装类都有一个Type属性Class c4 = Integer.TYPE;System.out.println("c4的类名：" + c4.getName());//获得父类类型Class c5 = c1.getSuperclass();System.out.println("c5的父类类型：" + c5);}
}class  Persons{public String name;public Persons(){}public Persons(String name){this.name = name;}@Overridepublic String toString() {return "Persons{" +"name='" + name + '\'' +'}';}
}class Student extends Persons{public Student(){this.name = "学生";}
}class Teacher extends Persons{public Teacher(){this.name = "老师";}
}

主要演示了 Java 反射机制 的使用，包括如何获取类的 Class 对象、获取父类类型，以及基本数据类型的 Class 对象。以下是对代码的详细解释：

代码结构：

Test02 类：
- 这是主类，包含 main 方法，用于测试反射相关的操作。
Persons 类：
- 这是一个父类，包含一个 name 字段和两个构造函数。
Student 类：
- 这是 Persons 的子类，构造函数中初始化 name 为 "学生"。
Teacher 类：
- 这是 Persons 的子类，构造函数中初始化 name 为 "老师"。

代码逐行解析：

1. 创建对象并打印 `name` 字段：

Persons persons = new Student();
Persons persons1 = new Teacher();
System.out.println("这个人是：" + persons.name);
System.out.println("这个人是：" + persons1.name);

创建了一个 Student 对象和一个 Teacher 对象，分别赋值给 Persons 类型的变量 persons 和 persons1。
打印 persons 和 persons1 的 name 字段：
- persons.name 输出 "学生"，因为 Student 的构造函数将 name 初始化为 "学生"。
- persons1.name 输出 "老师"，因为 Teacher 的构造函数将 name 初始化为 "老师"。

2. 方式一：通过对象的 `getClass()` 方法获取 `Class` 对象：

Class c1 = persons.getClass();
System.out.println("c1的哈希值：" + c1.hashCode());

persons.getClass() 返回 persons 对象的运行时类（即 Student 类）的 Class 对象。
打印 c1 的哈希值，这个哈希值是 Student 类的 Class 对象的哈希值。

3. 方式二：通过 `Class.forName()` 方法获取 `Class` 对象：

Class c2 = Class.forName("com.kuang.reflection.Student");
System.out.println("c1的哈希值：" + c2.hashCode());

Class.forName("com.kuang.reflection.Student") 通过类的全限定名加载 Student 类，并返回其 Class 对象。
打印 c2 的哈希值，这个哈希值与 c1 的哈希值相同，因为 c1 和 c2 都是 Student 类的 Class 对象。

4. 方式三：通过类名 `.class` 获取 `Class` 对象：

Class c3 = Student.class;
System.out.println("c3的哈希值：" + c3.hashCode());

Student.class 直接获取 Student 类的 Class 对象。
打印 c3 的哈希值，这个哈希值与 c1 和 c2 的哈希值相同，因为 c1、c2 和 c3 都是 Student 类的 Class 对象。

5. 方式四：基本内置类型的包装类都有一个 `TYPE` 属性：

Class c4 = Integer.TYPE;
System.out.println("c4的类名：" + c4.getName());

Integer.TYPE 返回基本数据类型 int 的 Class 对象。
打印 c4 的类名，输出为 "int"。

6. 获取父类类型：

Class c5 = c1.getSuperclass();
System.out.println("c5的父类类型：" + c5);

c1.getSuperclass() 返回 c1（即 Student 类）的父类的 Class 对象。
因为 Student 的父类是 Persons，所以 c5 是 Persons 类的 Class 对象。
打印 c5，输出为 "class com.kuang.reflection.Persons"。

反射