【Java -- 基础】深入探索 -- 反射

前言

在 Java 中，反射机制（Reflection）非常重要，但对于很多开发者来说，这并不容易理解，甚至觉得有点神秘。

1. 简介

• 定义：Java 语言中 一种 动态（运行时）访问、检测 & 修改它本身的能力
• 作用：动态（运行时）获取类的完整结构信息 & 调用对象的方法

2. 特点

2.1 优点
灵活性高。因为反射属于动态编译，即只有到运行时才动态创建 &获取对象实例。

编译方式说明：

1. 静态编译：在编译时确定类型 & 绑定对象。如常见的使用new关键字创建对象
2. 动态编译：运行时确定类型 & 绑定对象。动态编译体现了Java的灵活性、多态特性 & 降低类之间的藕合性

2.2 缺点

• 执行效率低
  因为反射的操作 主要通过JVM执行，所以时间成本会 高于 直接执行相同操作

1. 因为接口的通用性，Java的invoke方法是传object和object[]数组的。基本类型参数需要装箱和拆箱，产生大量额外的对象和内存开销，频繁促发GC。
2. 编译器难以对动态调用的代码提前做优化，比如方法内联。
3. 反射需要按名检索类和方法，有一定的时间开销。

• 容易破坏类结构
  因为反射操作饶过了源码，容易干扰类原有的内部逻辑

3. 应用场景

• 动态获取 类文件结构信息（如变量、方法等） & 调用对象的方法
• 常用的需求场景有：动态代理、工厂模式优化、Java JDBC数据库操作等

4. 具体使用

4.1 Java 反射机制提供的功能

4.2 Java反射机制的实现除了依靠Java.lang.Class类，还需要依靠：Constructor类、Field类、Method类

4.3 使用步骤
在使用 Java 反射机制时，主要步骤包括：

• 获取目标类型的​​Class​​ 对象
• 通过​​Class​​​ 对象分别获取​​Constructor​​​ 类对象、​​Method​​​ 类对象 &​​Field​​ 类对象
• 通过​​Constructor​​​ 类对象、​​Method​​​ 类对象 &​​Field​​ 类对象分别获取类的构造函数、方法&属性的具体信息，并进行后续操作

5. 实例

实例1：利用反射获取类的属性 & 赋值

<-- 测试类定义-->
public class Student {

    public Student() {
        System.out.println("创建了一个Student实例");
    }
    private String name;
}

<-- 利用反射获取属性 & 赋值 -->
        // 1. 获取Student类的Class对象
        Class studentClass = Student.class;

        // 2. 通过Class对象创建Student类的对象
        Object mStudent = studentClass.newInstance();
   
        // 3. 通过Class对象获取Student类的name属性
        Field f = studentClass.getDeclaredField("name");
 
        // 4. 设置私有访问权限
        f.setAccessible(true);

        // 5. 对新创建的Student对象设置name值
        f.set(mStudent, "Carson_Ho");

        // 6. 获取新创建Student对象的的name属性 & 输出
        System.out.println(f.get(mStudent));

• 测试结果
  

实例2：利用反射调用类的构造函数

<-- 测试类定义-->

public class Student {

    // 无参构造函数
    public Student() {
        System.out.println("调用了无参构造函数");
    }

    // 有参构造函数
    public Student(String str) {
        System.out.println("调用了有参构造函数");
    }

    private String name;
}

<-- 利用反射调用构造函数 -->
        // 1. 获取Student类的Class对象
        Class studentClass studentClass = Student.class;

        // 2.1 通过Class对象获取Constructor类对象，从而调用无参构造方法
        // 注：构造函数的调用实际上是在newInstance()，而不是在getConstructor()中调用
        Object mObj1 = studentClass.getConstructor().newInstance();
      
        // 2.2 通过Class对象获取Constructor类对象（传入参数类型），从而调用有参构造方法
        Object mObj2 = studentClass.getConstructor(String.class).newInstance("Kevin");

• 测试结果
  

实例3：利用反射调用类对象的方法

<-- 测试类定义-->
public class Student {

    public Student() {
        System.out.println("创建了一个Student实例");
    }

    // 无参数方法
    public void setName1 (){
        System.out.println("调用了无参方法：setName1（）");
    }

    // 有参数方法
    public void setName2 (String str){
        System.out.println("调用了有参方法setName2（String str）:" + str);
    }
}

<-- 利用反射调用方法 -->
        // 1. 获取Student类的Class对象
        Class studentClass = Student.class;

        // 2. 通过Class对象创建Student类的对象
        Object  mStudent = studentClass.newInstance();

        // 3.1 通过Class对象获取方法setName1（）的Method对象:需传入方法名
        // 因为该方法 = 无参，所以不需要传入参数
        Method  msetName1 = studentClass.getMethod("setName1");

        // 通过Method对象调用setName1（）：需传入创建的实例
        msetName1.invoke(mStudent);

        // 3.2 通过Class对象获取方法setName2（）的Method对象:需传入方法名 & 参数类型
        Method msetName2 = studentClass.getMethod("setName2",String.class);

       // 通过Method对象调用setName2（）：需传入创建的实例 & 参数值
        msetName2.invoke(mStudent,"Kevin");

• 测试结果