Java反射（Reflection）是指在运行时动态获取类的信息并操作类或对象的机制。通过反射，程序可以在运行时检查类、接口、字段和方法，并且可以实例化对象、调用方法、访问或修改字段值。

反射的核心类

Java反射的核心类位于java.lang.reflect包中，主要包括如下类：

  • Class类：表示类的元数据（如类名、方法、字段等）；

  • Field类：表示类的字段（成员变量）；

  • Method类：表示类的方法；

  • Constructor类：表示类的构造方法；

  • Modifier类：提供对类和成员修饰符（如public、private等）的解析。

反射的工作原理

反射的核心是通过Class对象获取类的元数据，然后动态操作类的成员。以下是反射的基本流程：

获取Class对象

  • 通过类的全限定名获取：

    Class<?> clazz = Class.forName("com.example.MyClass");

  • 通过对象的getClass()方法获取：

    Class<?> clazz = myObject.getClass();

  • 通过类字面常量获取：

    Class<?> clazz = MyClass.class;

获取类的元数据

  • 获取字段：

    Field[] fields = clazz.getDeclaredFields(); // 获取所有字段（包括私有字段）
Field field = clazz.getField("fieldName"); // 获取指定字段（仅公共字段）

  • 获取方法：

    Method[] methods = clazz.getDeclaredMethods(); // 获取所有方法（包括私有方法）
Method method = clazz.getMethod("methodName", parameterTypes); // 获取指定方法

  • 获取构造方法：

    Method[] methods = clazz.getDeclaredMethods(); // 获取所有方法（包括私有方法）
Method method = clazz.getMethod("methodName", parameterTypes); // 获取指定方法

动态操作

  • 创建对象

    Object instance = clazz.newInstance(); // 调用无参构造方法创建对象
Object instance = constructor.newInstance(args); // 调用指定构造方法创建对象

  • 调用方法

    method.invoke(instance, args); // 调用方法

  • 访问或修改字段

    field.setAccessible(true); // 设置私有字段可访问
field.set(instance, value); // 修改字段值
Object value = field.get(instance); // 获取字段值

反射的底层实现

Java反射的底层实现依赖于JVM（Java虚拟机）的类加载机制和元数据管理。

  • 类加载：当调用Class.forName()或getClass()时，JVM会加载类的字节码到内存中，并生成对应的Class对象；

  • 元数据存储：JVM在加载类时，会将类的元数据（如字段、方法、构造方法等）存储在方法区（Method Area）中；

  • 动态调用：反射通过JVM提供的本地方法（Native Method）访问这些元数据，并动态调用方法或访问字段。

反射的优点

  • 灵活性：可以在运行时动态加载类、调用方法、访问字段，适合框架和工具的开发；

  • 通用性：可以编写通用的代码，适用于不同类型的对象；

  • 扩展性：支持插件化开发和动态加载外部类。

反射的缺点

  • 性能开销：反射操作比直接调用方法或访问字段慢，因为涉及JVM的底层操作；

  • 安全性问题：反射可以访问私有成员，破坏了封装性；

  • 代码可读性差：反射代码通常难以理解和维护。

反射的应用场景

  • 框架开发：如Spring、Hibernate等框架利用反射实现依赖注入、对象关系映射等功能；

  • 动态代理：通过反射实现动态代理（如java.lang.reflect.Proxy）；

  • 测试工具：单元测试框架（如JUnit）利用反射调用测试方法；

  • 配置文件解析：通过反射动态加载配置文件中指定的类或方法。

示例代码

import java.lang.reflect.Method;

public class ReflectionExample {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 获取Class对象
        Class<?> clazz = Class.forName("com.example.MyClass");

        // 创建对象
        Object instance = clazz.newInstance();

        // 获取方法
        Method method = clazz.getMethod("sayHello", String.class);

        // 调用方法
        method.invoke(instance, "World");
    }
}

class MyClass {
    public void sayHello(String name) {
        System.out.println("Hello, " + name);
    }
}