【从零开始学习JAVA | 第四十五篇】反射

目录

前言：

​反射：

 使用反射的步骤：

1.获取阶段：

2.使用阶段：

反射的应用场景：

使用反射的优缺点：

总结：

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前言：

Java中的反射是一项强大而灵活的功能，它允许程序在运行时动态地获取、操作和利用类的信息。通过反射，我们可以在运行时检查和修改类的属性、调用类的方法，甚至创建和操作对象实例。这种能力为Java提供了很多灵活性和扩展性，使得我们能够编写更加通用、可插拔和动态的代码。然而，反射也是一种高级特性，需要谨慎使用，因为它可能牺牲了一些性能和类型安全性。在本文中，我们将深入探究Java反射的原理、用法和最佳实践。

反射：

                反射是一种在运行时动态获取、检查和操作类的信息的能力。它允许程序在运行时通过类的名称获取其完整结构，并可以实例化对象、调用方法、访问属性和执行其他与类相关的操作，而无需在编译时明确引用这些类。反射的核心是java.lang.reflect包，它提供了一组类和接口，用于实现反射功能。使用反射，可以实现一些灵活和通用的编程技术，如动态加载类、配置文件解析、框架扩展和代码生成。然而，反射也会带来性能上的开销，并且破坏了编译时类型检查，因此在使用时需要注意适度和合理性。

也就是说：反射可以把类中的成员变量，成员方法和构造方法单独拿出来进行访问，我们是否会好奇我们自定义类之后，idea为什么会有提示功能？

其实这就是通过反射来实现的。 

 使用反射的步骤：

1.获取阶段：

在获取阶段，我们使用反射机制来获取与类、方法、字段等相关的信息。这包括获取类的Class对象、构造方法、方法、字段等，并可以检查类的继承关系、接口实现以及注解等元数据信息。获取阶段提供了对类结构的探索和解析的能力，让我们能够动态地获取类的结构信息。

(1)利用反射获取class对象

public class test01 {public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {//获取class文件：//第一种Class<?> aClass = Class.forName("Myrflect.student");System.out.println(aClass);//第二种：Class<student> studentClass = student.class;System.out.println(studentClass);//第三种：student st = new student();Class<? extends student> aClass1 = st.getClass();System.out.println(aClass1);}
}

(2)利用反射获得构造方法

public class getcontrbute {public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {//1.获取字节码文件对象Class<?> aClass = Class.forName("Myrflect.student");//1.获取公共的构造方法：Constructor<?>[] constructors = aClass.getConstructors();for (Constructor<?> constructor : constructors) {System.out.println(constructor);}System.out.println("-------------------------");//2.获取私有的构造方法Constructor<?>[] declaredConstructors = aClass.getDeclaredConstructors();for (Constructor<?> cons : declaredConstructors) {System.out.println(cons);}System.out.println("-------------------------");//3.获取单个的构造方法Constructor<?> declaredConstructor = aClass.getDeclaredConstructor();System.out.println(declaredConstructor);Constructor<?> declaredConstructor1 = aClass.getDeclaredConstructor(String.class,int.class,String.class);System.out.println(declaredConstructor1);}
}

(3)反射获取成员变量

public class getmember {public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {//1.获取Class字节码文件对象Class<?> aClass = Class.forName("Myrflect.student");//1.获取所有公告成员变量对象的数组Field[] fields = aClass.getFields();for (Field field : fields) {System.out.println(field);}System.out.println("---------------");//2.获取所有成员变量对象的数组Field[] declaredFields = aClass.getDeclaredFields();for (Field field : declaredFields) {System.out.println(field);}System.out.println("---------------");//3.获取单个成员变量Field name = aClass.getField("name");System.out.println(name);}
}

 (4)反射获取成员方法

public class getway {public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {Class<?> aClass = Class.forName("Myrflect.student");//1.获取所有公共方法对象(包含父类，而每一个类都继承Object类，因此打印会出现很多方法)Method[] methods = aClass.getMethods();for (Method method : methods) {System.out.println(method);}System.out.println("-----------------------------");//2.获取所有方法对象(不包含父类)Method[] declaredMethods = aClass.getDeclaredMethods();for (Method method : declaredMethods) {System.out.println(method);}System.out.println("-----------------------------");//3.获取单个方法Method method = aClass.getMethod("getAge");System.out.println(method);}
}

2.使用阶段：

在获取了类的结构信息后，我们可以使用反射机制来动态地实例化对象、调用方法、访问字段等操作。使用阶段利用获取阶段得到的信息，通过反射来操作类的成员，实现灵活、通用和动态的功能。使用阶段可以根据实际需求来动态地操作类的成员，而无需在编译时提前确定具体的类和成员。

public class ReflectionExample {public static void main(String[] args) {try {// 读取和写入字段MyClass obj = new MyClass();Class<?> clazz = obj.getClass();// 获取公共字段Field publicField = clazz.getField("publicField");System.out.println("Public Field Initial Value: " + publicField.get(obj));// 设置字段的值publicField.set(obj, "New Value");System.out.println("Public Field Updated Value: " + publicField.get(obj));// 获取私有字段Field privateField = clazz.getDeclaredField("privateField");privateField.setAccessible(true); // 设置私有字段可访问System.out.println("Private Field Initial Value: " + privateField.get(obj));// 设置私有字段的值privateField.set(obj, 123);System.out.println("Private Field Updated Value: " + privateField.get(obj));// 调用方法Method method = clazz.getMethod("publicMethod");method.invoke(obj); // 执行公共方法// 创建对象Constructor<?> constructor = clazz.getConstructor();Object newObj = constructor.newInstance();System.out.println("New Object: " + newObj);} catch (NoSuchFieldException | IllegalAccessException | NoSuchMethodException | InvocationTargetException | InstantiationException e) {e.printStackTrace();}}
}

反射还提供了许多其他功能，如获取类的构造方法、接口、父类，获取注解信息等。

需要注意的是，使用反射时要注意权限的限制（如私有成员的访问）以及性能问题（反射操作比直接调用性能较差）。另外，运用反射应尽量遵循设计原则，避免滥用反射，保证代码的可读性和可维护性。

反射的应用场景：

1. 框架开发：反射常被用于框架的开发，通过读取配置文件或注解来动态地加载类、创建对象、调用方法和访问字段，从而实现灵活可扩展的框架结构。

2. 对象实例化：通过反射可以实现动态地创建对象实例。通过类的Constructor对象可以调用不同的构造方法，为对象传递不同的参数，从而根据需要来创建对象。

3. 调用方法和访问字段：反射可以用于调用类的方法和访问类的字段。通过方法的Method对象可以调用类的不同方法，通过字段的Field对象可以读取和写入类的字段值。

4. 探索类的信息：通过反射可以获取类的详细信息，如类名、父类、接口、方法和字段等。这对于编写通用的代码和进行类似于文档生成、序列化和验证等操作非常有用。

5. 动态代理：反射在实现动态代理时发挥了重要作用。通过反射可以动态地生成代理类，并在代理类的方法调用中添加额外的逻辑，如日志记录、权限验证等。

6. 单元测试：反射可以用于编写单元测试时的Mock对象。通过反射可以创建假对象并模拟实际对象的行为，从而进行更全面的单元测试。

使用反射的优缺点：

优点：

1. 动态性：反射提供了在运行时动态获取和操作类的能力。可以动态地创建对象、调用方法和访问字段，这使得代码更具灵活性和可扩展性。

2. 通用性：通过反射可以编写通用的代码，不依赖于具体的类和接口。可以在不了解类结构的情况下获取类的信息，并根据需要来操作类的成员。

3. 框架支持：反射被广泛应用于框架的开发，框架可以通过读取配置文件或注解来动态加载类和创建对象，从而实现灵活可配置的框架结构。

4. 灵活性：反射使得可以在运行时根据条件来动态地选择和执行代码，而不是在编译时进行静态绑定。这在某些特定的业务场景下非常有用。例如，根据配置文件动态选择不同的实现类。

缺点：

1. 性能开销：反射通常比直接调用代码要慢，因为它需要进行额外的查找、检查和调用。反射调用的性能开销相对较高，可能对性能敏感的应用程序需要谨慎使用。

2. 安全性问题：使用反射可以绕过类的访问控制和安全检查机制，这可能导致安全漏洞。因此，在使用反射时，需要保证代码的安全性，并确保只有受信任的代码可以访问敏感操作。

3. 编译器检查缺失：反射可以让代码更加动态，但也会失去编译器在代码编译阶段进行错误检查的能力。一些错误可能在运行时才能被发现，增加了调试的困难性。

总结：

反射是Java中的一项强大功能，通过它我们可以在运行时动态地获取和操作类的成员。使用反射可以实现灵活性、通用性和动态性，提供了诸如创建对象、调用方法和访问字段等功能。然而，反射也有一些缺点，如性能开销和安全性问题。因此，在使用反射时需要权衡利弊，确保使用安全可靠，并遵循最佳实践。总之，反射为Java程序提供了更大的灵活性和扩展性，使代码编写更加通用且适应动态变化的需求。

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