Java 反射

一、基本介绍

Java 反射是一种强大的特性，它允许在运行时动态地获取和操作类、对象、字段和方法的信息，可以说是强化版的自省（有点类似于 Python 的自省）。说简单点，就是可以在调用某个类的时候，能够获取和修改这个类一些东西。这也是 Java 被认为是半静态半动态语言的重要原因。

优点

• 动态性：反射允许在运行时动态地获取和操作类的信息，而不需要在编译时知道类的具体细节。这使得编写通用的、可扩展的代码变得更加容易。
• 灵活性：反射提供了一种灵活的方式来处理类、对象、字段和方法。它可以用于实现一些复杂的功能，如依赖注入、ORM（对象关系映射）等。
• 框架和工具支持：许多框架和工具（如 Spring、Hibernate 等）使用反射来实现它们的功能。反射使得这些框架和工具能够在运行时自动地处理和操作类的信息。

缺点

• 性能开销：反射通常比直接调用代码更慢。由于反射涉及到动态解析和调用，它需要更多的时间和资源。因此，在性能敏感的应用程序中，过度使用反射可能会导致性能下降。
• 安全性问题：反射可以绕过访问控制，访问和修改私有成员。这可能会导致安全漏洞，因此在使用反射时需要谨慎处理，并确保只有授权的代码可以访问敏感信息。
• 可读性和维护性：由于反射允许在运行时动态地操作类和对象，它可能导致代码更加复杂和难以理解。使用反射的代码可能会缺乏清晰的结构和可读性，从而增加了维护的难度。

反射是一项强大的特性，但在使用时需要权衡其优点和缺点，并根据具体情况进行选择。在某些情况下，反射是必需的，但在其他情况下，应该谨慎使用以避免潜在的性能和安全问题。简单说，就是用的好，能大大提高程序质量，用的不好，会浪费大量性能且产生安全隐患。

二、反射相关类

反射机制里面相关类有 Class、Field、Methods、Paramter 等，这里给出几个做讲解。

2.1 Class 对象

Class 类位于 java.lang.Class，不需要我们手动进行导入。得到一个类的 Class 对象的方法有三种，这三种方法得到的 Class 对象是同一个东西。

2.1.1 类的 getClass 方法

这种方法适用于已经有对象实例的情况，可以通过对象实例来获取其所属类的 Class 对象。

String str = "Java";
Class cls = str.getClass();

2.1.2 类的 class 字段

这种方法适用于已知类名的情况，可以直接在代码中获取该类的 Class 对象。

String str = "Java";
Class cls = String.class;

2.1.3 Class 的 forName 方法

这种方法最常用，适用于在运行时动态加载类的情况，可以通过类的全限定名来获取 Class 对象，这样可以在运行时根据需要加载不同的类，但是有可能会抛出 ClassNotFoundException 的异常。

Class cls = Class.forName("java.lang.String");

下面的代码分别展示了三种方法，且得到的 Class 对象是同一个东西：

String str = "Java";
Class cls2 = str.getClass(); // 实例的 getClass 方法
Class cls1 = String.class; // 类的 class 属性
Class cls3 = Class.forName("java.lang.String"); // Class 的 forName 方法
System.out.println(cls1 == cls2); // Output: true
System.out.println(cls2 == cls3); // Output: true

2.2 Field 类

Field 位于 java.lang.reflect.Field，是需要我们手动导入的，它可以用来获取字段。

下面是该类的基本方法：

2.3 Method 类

Method 位于 java.lang.reflect.Method，也是需要我们手动导入的，它可以用来获取方法。

下面是该类的基本方法：

2.4 Modifier 类

Modifier 位于 java.lang.reflect.Modifier，同上，它可以用来获取修饰符。

下面是该类的基本方法：

三、基本使用方法

3.1 获取

下面是 Class 对象部分用于获取的方法：

示例：

import java.lang.reflect.*; // 反射相关的类在这个包中
 
interface Interface {} // 接口
 
class Father {} // 父类
 
class Son extends Father implements Interface { // 子类
    public String var_public = "str";
    private String var_private;
 
    Son() {};
 
    public void method_public(Integer param) {};
 
    private void method_private(Double param) {};
 
}
 
 
public class Test {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException {
        Son son = new Son();
        Class cls = son.getClass();
        // 获取类名
        System.out.println(cls.getName()); // Output: Son
        // 获取接口（返回一个数组）
        for (Class aClass: cls.getInterfaces()) System.out.println(aClass.getName()); // Output: Interface
        // 获取父类
        System.out.println(cls.getSuperclass().getName()); // Output: Father
        // 获取修饰符(需要用到 java.lang.reflect.Modifier)
        // 类 Son 没有修饰符，输出将为空，故此处用类 Test 来代替
        System.out.println(Modifier.toString(Test.class.getModifiers())); // Output: public
        // 获取属性(需要用到 java.lang.reflect.Field)
        System.out.println(cls.getField("var_public").get(son)); // Output: str
        // 获取方法(返回一个数组)(此处只获取声明的方法,不然太多了)
        for (Method method: cls.getDeclaredMethods()) System.out.println(method.getName()); // Output: method_public \n method_private
        // 获取方法的返回类型
        System.out.println(cls.getMethod("method_public", Integer.class).getReturnType()); // Output: void
        // 获取方法的参数类型(返回一个数组)
        for (Class aClass: cls.getMethod("method_public", Integer.class).getParameterTypes()) System.out.println(aClass.getSimpleName()); // Output: Integer
    }
}

3.2 修改

下面反射机制中用于修改的示例：

import java.lang.reflect.*;
 
interface Interface {}
 
class Father {}
 
class Son extends Father implements Interface {
    public String var_public = "str";
    private String var_private;
 
    Son() {};
 
    public void method_public(Integer param) {};
 
    private void method_private(Double param) {};
 
}
 
 
public class Test {
    public static void main(String[] args) throws NoSuchFieldException, IllegalAccessException {
        Son son = new Son();
        Class cls = son.getClass();
        Field field = cls.getDeclaredField("var_public");
        // 让该属性能够被访问(当属性为 private 的时候,需要用此修改其访问修饰符)
        field.setAccessible(true); // 当然,也可以根据需要修改为 false
        // 修改属性 var_public 的值之前
        System.out.println(field.get(son)); // Output: str
        // 修改值
        field.set(son, "new");
        // 修改属性 var_public 的值之后
        System.out.println(field.get(son)); // Output: new
    }
}