Java 反射机制详解及示例

Java 反射机制详解及示例

什么是反射？

反射（Reflection）是 Java 在运行时动态获取类信息并操作类属性和方法的能力。通过反射，我们可以在程序运行时：

1. 获取任意类的完整信息（类名、包名、父类、接口等）
2. 创建对象（即使类名在编译时未知）
3. 访问和修改字段（包括私有字段）
4. 调用方法（包括私有方法）
5. 动态处理数组

核心类

反射 API 主要位于 java.lang.reflect 包中：

• Class：类的元数据
• Field：类的字段/属性
• Method：类的方法
• Constructor：类的构造方法
• Modifier：访问修饰符的解析

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基础操作示例

1. 获取 Class 对象的三种方式

// 方式1：类名.class
Class<String> stringClass = String.class;// 方式2：对象.getClass()
String s = "Hello";
Class<?> stringClass2 = s.getClass();// 方式3：Class.forName()（最常用）
Class<?> stringClass3 = Class.forName("java.lang.String");

2. 创建对象实例

// 使用默认构造函数
Class<?> clazz = Class.forName("java.util.Date");
Date date = (Date) clazz.newInstance(); // 注意：此方法JDK9已过时// 使用带参数构造器（推荐）
Class<?> clazz = Class.forName("java.awt.Point");
Constructor<?> constructor = clazz.getConstructor(int.class, int.class);
Object point = constructor.newInstance(10, 20);
System.out.println(point); // 输出：java.awt.Point[x=10,y=20]

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高级操作示例

3. 访问私有字段 & 修改值

class Secret {private String secretCode = "ABC123";
}public class Main {public static void main(String[] args) throws Exception {Secret obj = new Secret();// 获取私有字段Field field = Secret.class.getDeclaredField("secretCode");field.setAccessible(true); // 关键：解除私有访问限制// 读取值String value = (String) field.get(obj);System.out.println("原始值: " + value); // 输出：ABC123// 修改值field.set(obj, "NEW_CODE");System.out.println("修改后: " + field.get(obj)); // 输出：NEW_CODE}
}

4. 调用私有方法

class Calculator {private int add(int a, int b) {return a + b;}
}public class Main {public static void main(String[] args) throws Exception {Calculator calc = new Calculator();// 获取私有方法Method method = Calculator.class.getDeclaredMethod("add", int.class, int.class);method.setAccessible(true); // 解除私有访问// 调用方法int result = (int) method.invoke(calc, 5, 3);System.out.println("计算结果: " + result); // 输出：8}
}

5. 动态代理（反射高级应用）

interface Speaker {void speak(String message);
}class RealSpeaker implements Speaker {public void speak(String msg) {System.out.println("说: " + msg);}
}public class Main {public static void main(String[] args) {Speaker real = new RealSpeaker();// 创建动态代理Speaker proxy = (Speaker) Proxy.newProxyInstance(Speaker.class.getClassLoader(),new Class[]{Speaker.class},(proxyObj, method, argsArray) -> {System.out.println("---前置处理---");Object result = method.invoke(real, argsArray);System.out.println("---后置处理---");return result;});proxy.speak("你好世界");/* 输出：---前置处理---说: 你好世界---后置处理---*/}
}

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使用场景

1. 框架开发：Spring（依赖注入）、Hibernate（ORM映射）
2. 动态代理：AOP编程
3. 注解处理：运行时解析注解
4. 工具开发：IDE代码提示、调试工具
5. 泛型擦除：绕过泛型限制（如List<Integer>中插入String）

注意事项

• 性能开销：反射操作比常规代码慢10-100倍（通过setAccessible(true)可部分优化）
• 安全限制：需处理SecurityException
• 破坏封装：可访问私有成员，破坏面向对象特性
• 代码复杂度：错误处理较繁琐

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完整综合示例

import java.lang.reflect.*;class Person {private String name;private int age;public Person() {}public Person(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}private String getInfo() {return name + "(" + age + ")";}
}public class ReflectionDemo {public static void main(String[] args) throws Exception {// 1. 获取Class对象Class<?> clazz = Class.forName("Person");// 2. 创建对象（两种方式）Object obj1 = clazz.newInstance();Constructor<?> constructor = clazz.getConstructor(String.class, int.class);Object obj2 = constructor.newInstance("张三", 25);// 3. 访问私有字段Field nameField = clazz.getDeclaredField("name");nameField.setAccessible(true);nameField.set(obj2, "李四");// 4. 调用私有方法Method method = clazz.getDeclaredMethod("getInfo");method.setAccessible(true);String info = (String) method.invoke(obj2);System.out.println("人员信息: " + info); // 输出：李四(25)// 5. 获取类结构信息System.out.println("\n类结构信息：");System.out.println("类名: " + clazz.getSimpleName());System.out.println("字段列表:");for (Field f : clazz.getDeclaredFields()) {System.out.println("  " + Modifier.toString(f.getModifiers()) + " " + f.getType().getSimpleName() + " " + f.getName());}}
}

输出结果：

人员信息: 李四(25)类结构信息：
类名: Person
字段列表:private String nameprivate int age

通过以上示例，可以清晰了解反射的核心操作。在实际开发中，应谨慎使用反射，优先考虑常规编程方式，仅在需要突破语言限制或开发框架时使用。