Java反射(Reflection)的四大核心作用详解

无界猴

4个月前更新

072933

反射是Java语言中一项强大的特性，它允许程序在运行时获取类的信息并动态操作类或对象。以下是Java反射机制的四个主要作用及其详细解析：

一、运行时获取类的完整结构信息（核心作用）

反射最基础的功能是允许程序在运行时获取类的完整元数据信息：

// 1. 获取Class对象的三种方式
Class<?> clazz1 = Class.forName("java.lang.String");  // 最常用
Class<?> clazz2 = String.class;  // 类字面量
Class<?> clazz3 = "".getClass(); // 对象实例获取

// 2. 获取类结构信息
// 获取类名
String className = clazz1.getName();      // 全限定名：java.lang.String
String simpleName = clazz1.getSimpleName(); // 简单类名：String

// 获取修饰符
int modifiers = clazz1.getModifiers();
Modifier.isPublic(modifiers);  // 判断是否为public

// 获取包信息
Package pkg = clazz1.getPackage();

// 3. 获取成员信息
// 获取所有公共字段(包括继承的)
Field[] publicFields = clazz1.getFields(); 
// 获取所有字段(包括私有，但不包括继承的)
Field[] allFields = clazz1.getDeclaredFields();

// 获取方法(同样有getMethods和getDeclaredMethods区别)
Method[] methods = clazz1.getMethods();

// 获取构造器
Constructor<?>[] constructors = clazz1.getConstructors();

二、运行时动态创建对象实例（关键能力）

反射允许程序在运行时动态创建对象，即使编译时不知道该类的存在：

// 1. 通过无参构造器创建实例
Class<?> clazz = Class.forName("com.example.User");
Object user = clazz.newInstance();  // 已过时，Java9+
Object user = clazz.getDeclaredConstructor().newInstance(); // 推荐方式

// 2. 通过有参构造器创建实例
Constructor<?> constructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);
Object user = constructor.newInstance("张三", 25);

// 3. 创建数组实例
Object array = Array.newInstance(String.class, 10);  // 创建String[10]
Array.set(array, 0, "第一个元素");  // 设置数组元素

三、运行时动态访问和操作成员（突破封装）

反射可以突破访问限制，动态获取和修改对象的字段值，调用方法：

class Person {
    private String name;
    private int age;

    private void privateMethod() {
        System.out.println("私有方法被调用");
    }
}

// 1. 访问私有字段
Person p = new Person();
Class<?> clazz = p.getClass();

Field nameField = clazz.getDeclaredField("name");
nameField.setAccessible(true);  // 突破private限制
nameField.set(p, "李四");  // 设置值
String nameValue = (String) nameField.get(p);  // 获取值

// 2. 调用私有方法
Method privateMethod = clazz.getDeclaredMethod("privateMethod");
privateMethod.setAccessible(true);
privateMethod.invoke(p);  // 调用方法

// 3. 操作静态成员
Field staticField = clazz.getDeclaredField("STATIC_FIELD");
staticField.setAccessible(true);
staticField.set(null, "新值");  // 静态字段传null

四、运行时动态代理和AOP实现（高级应用）

反射是实现动态代理和面向切面编程(AOP)的基础：

// 1. 定义接口
interface Subject {
    void request();
}

// 2. 真实对象
class RealSubject implements Subject {
    public void request() {
        System.out.println("真实请求");
    }
}

// 3. 动态代理处理器
class DynamicProxyHandler implements InvocationHandler {
    private Object realObject;

    public DynamicProxyHandler(Object realObject) {
        this.realObject = realObject;
    }

    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        System.out.println("代理前操作");
        Object result = method.invoke(realObject, args);
        System.out.println("代理后操作");
        return result;
    }
}

// 4. 创建代理实例
Subject realSubject = new RealSubject();
Subject proxyInstance = (Subject) Proxy.newProxyInstance(
    Subject.class.getClassLoader(),
    new Class[]{Subject.class},
    new DynamicProxyHandler(realSubject)
);

// 5. 通过代理调用
proxyInstance.request();