1. 何为反射？
反射（Reflection）机制指的是程序在运行的时候能够获取自身的信息。具体来说，反射允许程序在运行时获取关于自己代码的各种信息。如果知道一个类的名称或者它的一个实例对象， 就能把这个类的所有方法和变量的信息(方法名，变量名，方法，修饰符，类型，方法参数等等所有信息)找出来。这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为java语言的反射机制。简单来说，就是面向对象看待一个类，即以面向对象的思想来抽象一个类。
反射是一种强大的功能，广泛应用于框架设计、依赖注入、单元测试和动态代理等领域。然而，由于反射会绕过编译时的类型安全检查，所以使用不当可能会导致更高的运行时错误几率和性能开销。因此，在使用反射时需要格外谨慎，以避免潜在的风险。
2. 反射的意义所在？
- 通过反射机制可以让程序创建和控制任何类的对象，无需提前硬编码目标类。
- 使用反射机制能够在运行时构造一个类的对象、判断一个类所具有的成员变量和方法、调用一个对象的方法。
- 反射机制是构建框架技术的基础所在，使用反射可以避免将代码写死在框架中。
不过反射也存在明显的缺点：使用反射性能较低，需要解析字节码，且如果将内存中的对象进行解析，相对不安全，会破坏封装性。
3. 通过反射实例化对象
在Java中，可以通过反射获取类的构造器、方法、字段等信息：
class Test {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException {
// 下面这段代码是以反射机制的方式创建对象。
// 通过反射机制，获取Class，通过Class来实例化对象
Class c = Class.forName("com.reflectBean.User");
// newInstance() 这个方法会调用User这个类的无参数构造方法，完成对象的创建。
// 重点是：newInstance()调用的是无参构造，必须保证无参构造是存在的！
Object obj = c.newInstance();
Method method = c.getMethod("myMethod");
method.invoke(obj);
}
}4. 获取Class类的三种方式
在Java编程中，获取 Class 对象的三种常用方式如下：
1. 通过类名的静态属性 class: 这是获取 Class 对象最简单的方法，适用于已知编译时类型的情况。
Class<MyClass> clazz = MyClass.class;2. 通过对象的实例方法 getClass: 这是在运行时获取一个对象的 Class 对象的方法，适用于已知一个实例化对象的情况。
MyClass obj = new MyClass();
Class<? extends MyClass> clazz = obj.getClass();3. 通过类名的字符串 forName: 这是动态加载类的一种方式，特别有用在类名只有在运行时才能确定的情况下。
try {
Class<?> clazz = Class.forName("com.reflectBean.User");
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}5. 常用的Class类的方法
Class 类在 Java 中定义了大量的方法，可以用来反射性地获取类的各种信息或进行操作。不过需要注意的是，在使用反射进行私有成员访问时，需要设置相应的访问权限，如 setAccessible(true)。以下是一些常用的方法：
1. 类信息获取方法
getName()：返回完整类名带包名。
getSimpleName()：获取类的简单名称。
getCanonicalName()：获取类的规范名称。
getPackage()：获取类所在的包。
getModifiers()：获取类的修饰符（如 public, abstract, final 等）。
2. 构造函数相关方法
getConstructor(Class<?>... parameterTypes)：获取指定参数类型的公共构造函数。
getConstructors()：获取所有公共构造函数。
getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes)：获取指定参数类型的任意（包括私有）构造函数。
getDeclaredConstructors()：获取所有任意（包括私有）构造函数。
3. 方法相关方法
- getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)：获取指定名称和参数类型的公共方法。
- getMethods()：获取所有公共方法，包括从父类继承的方法。
- getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)：获取指定名称和参数类型的任意方法。
- getDeclaredMethods()：获取所有任意方法（包括私有）。
4. 字段（成员变量）相关方法
getField(String name)：获取指定名称的公共字段。getFields()：获取所有公共字段。getDeclaredField(String name)：获取指定名称的任意字段。getDeclaredFields()：获取所有任意字段（包括私有）。
5. 类层次结构相关方法
getSuperclass()：获取父类。getInterfaces()：获取实现的接口。isAssignableFrom(Class<?> cls)：判断当前类或接口是否可以从指定类型的对象赋值（即能否进行类型转换）。
6. 实例创建方法
newInstance()：创建类的实例，需要无参构造函数。
7. 其他方法
getAnnotations()：获取类上的注解。isAnnotation()：判断类是否是注解类型。isInterface()：判断是否为接口。isArray()：判断是否为数组。isPrimitive()：判断是否为基本数据类型。isInstance(Object obj)：判断给定对象是否为该Class的实例。
6. 获取Field的四种方式
在Java中，可以通过Class对象获取某个类的字段（Field），Field类代表类的成员变量。获取 Field的几种常用方式如下：
1. 通过字段名获取公共字段 (public 属性)：
try {
Class<?> clazz = Class.forName("com.reflectBean.User");
Field field = clazz.getField("userName");
// 对 field 进行操作
// ...
} catch (NoSuchFieldException | ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
2. 获取所有公共字段 (public 属性)：
try {
Class<?> clazz = Class.forName("com.reflectBean.User");
Field[] fields = clazz.getFields();
for (Field field : fields) {
// 对每个 field 进行操作
// ...
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
3. 通过字段名获取任何字段（包括私有、保护和包访问属性）：
try {
Class<?> clazz = Class.forName("com.reflectBean.User");
Field field = clazz.getDeclaredField("password");
// 允许访问私有字段
field.setAccessible(true);
// 对 field 进行操作，比如设置可访问性
field.setAccessible(true);
} catch (NoSuchFieldException | ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
4. 获取所有字段（包括私有、保护和包访问属性）：
try {
Class<?> clazz = Class.forName("com.reflectBean.User");
Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();
for (Field field : fields) {
// 对每个 field 进行操作，比如设置可访问性
field.setAccessible(true);
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
7. 常用的Field类的方法
在Java中，Field类提供了许多方法，用于获取和操作类的字段（成员变量）。以下是一些常用的方法：
1. 获取字段信息的方法
- getName()：返回字段的名称。
- getType()：返回表示字段类型的 Class 对象。
- getGenericType()：返回表示字段的 Type 对象，包括泛型类型信息。
- getModifiers()：返回字段的修饰符整数编码（使用 Modifier 类中的方法可以解码）。
2. 访问和修改字段值的方法
- get(Object obj)：从指定对象中获取该字段的值。
- getByte(Object obj)：从指定对象中获取该字段的值（byte类型）。
- set(Object obj, Object value)：将指定对象的该字段设置为新的值。
3. 访问控制
- setAccessible(boolean flag)：设置字段的可访问性。即使字段是私有的，通过设置可访问性也可以访问它。
8. 获取Method的四种方式
在Java中，可以通过反射机制获取类的方法（Method）对象。以下是几种常用的方法获取方式：
1. 通过方法名和参数类型获取公共方法
try {
// 获取类的Class对象
Class<?> clazz = Class.forName("com.reflectBean.User");
// 通过方法名和参数类型获取公共方法
Method method = clazz.getMethod("publicMethod", String.class);
// 调用方法
method.invoke(null, "参数");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}2. 获取所有公共方法
try {
// 获取类的Class对象
Class<?> clazz = Class.forName("com.reflectBean.User");
// 获取所有公共方法
Method[] methods = clazz.getMethods();
// 遍历所有方法
for (Method method : methods) {
// 获取方法名
String methodName = method.getName();
// 判断方法名是否为getName
if (methodName.equals("getName")) {
// 执行getName方法
Object result = method.invoke(user);
System.out.println(result);
}
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}3. 通过方法名和参数类型获取任意方法（包括私有、保护和默认访问权限的方法）
try {
// 获取类的Class对象
Class<?> clazz = Class.forName("com.reflectBean.User");
// 通过方法名和参数类型获取任意方法
Method method = clazz.getDeclaredMethod("privateMethod", int.class);
// 调用方法
method.invoke(new com.reflectBean.User(), 100);
// 允许访问私有方法
method.setAccessible(true);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}4. 获取所有的任意方法（包括私有、保护和默认访问权限的方法）
try {
// 获取类的Class对象
Class<?> clazz = Class.forName("com.example.MyClass");
// 获取所有任意方法
Method[] methods = clazz.getDeclaredMethods();
for (Method method : methods) {
// 对每个 method 进行操作
// ...
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}9. 常用的Method的方法
Method类在Java反射中提供了许多方法，这些方法可以用于获取方法的各类信息、调用方法以及操作注解等。以下是一些常用的Method类方法：
1. 获取方法信息的方法
- String getName()：获取方法的名称。
- Class<?> getDeclaringClass()：获取声明此方法的类或接口的Class对象。
- Class<?> getReturnType()：获取方法的返回类型。
- Type getGenericReturnType()：获取方法的泛型返回类型。
- Class<?>[] getParameterTypes()：获取方法的参数类型数组。
- Type[] getGenericParameterTypes()：获取方法的泛型参数类型数组。
- int getParameterCount()：获取方法的参数数量。
- Class<?>[] getExceptionTypes()：获取方法声明的异常类型数组。
- Type[] getGenericExceptionTypes()：获取方法声明的泛型异常类型数组。
- int getModifiers()：获取方法的修饰符，用于确定方法是public、private、protected、static等。
- Annotation[][] getParameterAnnotations()：获取方法的参数上的注解。
- String toGenericString()：返回描述方法的字符串，包括泛型信息。
2. 调用方法
- Object invoke(Object obj, Object... args)：调用此Method对象表示的底层方法。
3. 注解相关的方法
- <T extends Annotation> T getAnnotation(Class<T> annotationClass)：获取指定类型的注解。
- Annotation[] getAnnotations()：获取此方法上存在的所有注解。
- Annotation[] getDeclaredAnnotations()：获取直接存在于此方法上的所有注解。
- <T extends Annotation> T getDeclaredAnnotation(Class<T> annotationClass)：获取直接存在于此方法上的指定类型的注解。
- <T extends Annotation> T[] getDeclaredAnnotationsByType(Class<T> annotationClass)：获取直接存在于此方法上的指定类型的所有注解。
- <T extends Annotation> T getAnnotationsByType(Class<T> annotationClass)：获取此方法上存在的指定类型的所有注解。
- boolean isAnnotationPresent(Class<? extends Annotation> annotationClass)：判断此方法上是否存在指定类型的注解。
4. 设置和获取访问控制
- void setAccessible(boolean flag)：设置方法的可访问性。如果是 true，则强制使能此方法，即使它是私有的。
- boolean isAccessible()：判断此方法是否可以通过反射执行。
5. 其他常用方法
- boolean isSynthetic()：判断此方法是否是编译器生成的合成方法。
- boolean isVarArgs()：判断此方法是否接受可变数量的参数。
10. 实践出真知
好了，扯了那么久反射的概念和基础使用，接下来，结合反射的内容，我们来简单演示通过反射去实现一些基本业务。
10.1 如何通过反射获取和设置对象私有字段的值？
先捋清楚思路，获取和设置对象私有字段的值，大致可以分为四个步骤实现：
1. 获取对象的 Class 对象。
2. 通过反射获取私有字段 Field 对象。
3. 设置字段的可访问性为 true，以绕过 Java 语言访问检查。
4. 通过反射获取和设置字段的值。
那么接下来演示下代码的实现流程：
假设有一个包含私有字段的类：AccountBalance.class
public class AccountBalance {
// 设置初始值为100
private BigDecimal balance = new BigDecimal(100);
// 默认构造函数
public AccountBalance() {
}
// 打印字段值的方法
public void printField() {
System.out.println("当前的账户余额为: " + balance);
}
}接下来，我们来演示下怎么通过反射获取账户余额，然后变更私有字段：
public class Test {
public static void main(String[] args) {
try {
// 创建 AccountBalance 对象实例
AccountBalance account = new AccountBalance();
// 获取 AccountBalance 的 Class 对象
Class<?> clazz = account.getClass();
// 获取私有字段
Field privateField = clazz.getDeclaredField("balance");
// 设置字段的可访问性为 true
privateField.setAccessible(true);
// 获取私有字段的值
BigDecimal initBlance = (BigDecimal) privateField.get(account);
System.out.println("最初的账号余额为： " + initBlance);
// 设置私有字段的值
privateField.set(account, new BigDecimal(50));
// 验证字段值已经更新
initBlance = (BigDecimal) privateField.get(account);
System.out.println("本次扣除的账户余额为： " + initBlance);
// 使用类的方法验证字段被正确修改
account.printField();
} catch (NoSuchFieldException | IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}控制台输出：
10.2 如何用反射机制创建对象呢？
依旧是先整理下步骤，使用反射机制创建对象，大致可分为3个步骤：
1. 获取类的Class对象。
2. 通过Class对象获取构造方法（构造器）。注意，这里虽然可以通过Class对象的newInstance方法简单地创建一个类的实例，但是这种方式只能调用无参构造函数，故该实例不给予演示。
3. 使用构造方法创建类的实例。
还是假设我们有一个包含无参和有参数构造函数的类AccountBalance.class
public class AccountBalance {
// 设置初始值为100
private BigDecimal balance = new BigDecimal(100);
// 默认构造函数
public AccountBalance() {
System.out.println("调用无参构造函数");
}
// 有参构造函数
public AccountBalance(BigDecimal initialBalance) {
this.balance = initialBalance;
System.out.println("调用带参数的构造函数：初始化余额为 " + initialBalance);
}
// 打印字段值的方法
public void printField() {
System.out.println("当前的账户余额为: " + balance);
}
}使用Constructor.newInstance()创建对象并访问其方法
public void Test {
public static void main(String[] args) {
try {
// 获取 AccountBalance 的 Class 对象
Class<?> clazz = Class.forName("com.example.AccountBalance");
// 获取有参构造函数
Constructor<?> constructor = clazz.getConstructor(BigDecimal.class);
// 使用构造函数创建实例并传递参数
Object obj = constructor.newInstance(new BigDecimal(200));
// 验证对象创建成功，通过调用方法
Method printMethod = clazz.getMethod("printField");
printMethod.invoke(obj);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
10.3 如何反编译一个类的构造方法？
反编译一个类的构造方法，大致可以分为四个步骤实现：
1. 获取需要被反编译的类的
Class对象2. 获取类所有声明的构造方法
3. 循环遍历所有的构造方法
4. 获取每个构造方法的修饰符、参数类型并格式化输出
我们仍然以AccountBalance类为例进行说明。
public class AccountBalance {
// 设置初始值为100
private BigDecimal balance = new BigDecimal(100);
// 默认构造函数
public AccountBalance() {
System.out.println("调用无参构造函数");
}
// 有参构造函数
public AccountBalance(BigDecimal initialBalance) {
this.balance = initialBalance;
System.out.println("调用带参数的构造函数：初始化余额为 " + initialBalance);
}
// 打印字段值的方法
public void printField() {
System.out.println("当前的账户余额为: " + balance);
}
}进行反编译构造方法流程：
public void Test {
public static void main(String[] args) {
try {
// 获取 AccountBalance 的 Class 对象
Class<?> clazz = Class.forName("com.example.AccountBalance");
// 获取所有声明的构造方法（包括私有构造方法）
Constructor<?>[] constructors = clazz.getDeclaredConstructors();
for (Constructor<?> constructor : constructors) {
// 获取构造方法的修饰符
String modifiers = Modifier.toString(constructor.getModifiers());
// 获取构造方法的参数类型
Class<?>[] parameterTypes = constructor.getParameterTypes();
StringBuilder params = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < parameterTypes.length; i++) {
params.append(parameterTypes[i].getSimpleName());
if (i < parameterTypes.length - 1) {
params.append(", ");
}
}
// 打印构造方法的详细信息
System.out.println(modifiers + " " + clazz.getSimpleName() + "(" + params + ") { }");
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
10.4 给定一个类，如何获取这个类的基类以及实现的接口呢？
这种问题的思路，需要考虑两点：
1. 怎么获取该类的父类：这点可以使用Class提供的getSuperClass()方法来获取。2. 怎么获取类的接口：这点可以使用Class提供的getInterfaces()方法获取实现的接口。
假设定义了以下类和接口：ChildClass.class 和 Parent.class、Car.java。
public class ChildClass extends ParentClass implements Car {
}public class ParentClass {
}public interface Car {
}获取一个类的父类和实现的接口的具体示例：
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
try {
// 获取 ChildClass 的 Class 对象
Class<?> clazz = Class.forName("com.example.ChildClass");
// 获取父类
Class<?> superClass = clazz.getSuperclass();
System.out.println("父类: " + superClass.getName());
// 获取实现的接口
Class<?>[] interfaces = clazz.getInterfaces();
System.out.println("实现的接口:");
for (Class<?> iface : interfaces) {
System.out.println(iface.getName());
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
}11. 总结
反射机制是Java语言中一种强大的功能，它让我们能够在运行时进行一些本应只能在编译时完成的操作。这个功能的特点就是使得程序可以动态地检查和操作类、方法、字段等，从而带来了极大的灵活性。简单来说，反射机制使得开发人员能够编写更加灵活和动态的代码。举个例子，我们可以根据配置文件来动态创建对象、实现依赖注入、在运行时调用方法而不需要提前知道方法的名称。
然而，反射机制虽然给我们带来了好处，但也有一些弊端需要注意。首先，反射通常会比直接调用要慢，因为它会绕过一些编译时的优化。其次，由于反射机制允许操作私有成员，可能会破坏封装性和安全性。最后，使用反射的代码可读性降低，同时也更难以维护和调试。因此，在使用反射时需要谨慎考虑其影响。