Java反射基础

前言

通过本篇文章，你将了解到 Java 反射的基本概念、为什么需要反射，以及如何获取 Class 对象并进行基础操作。

1. 字节码与类加载机制

在学习反射之前，我们先来简单了解一下字节码文件与 JVM 中的类加载机制。

字节码

我们编写的 Java 源代码保存在.java文件中。当我们在 IDE 中编译或运行代码时，编译器会将这些源文件编译成 JVM 可执行的字节码文件，其后缀为.class。

类加载机制

从编写代码到程序运行，主要经历两个时期：编译期和运行期。

• 编译期：程序员编写的.java代码被编译成.class字节码文件的阶段。
• 运行期：JVM 找到并加载.class文件，将其数据读入内存中，并在堆区生成一个对应的Class对象。这个阶段被称为类加载。

这个Class对象存储了该类的结构信息（如类名、父类、实现的接口、构造方法、属性和普通方法等）。

反射的核心，就是通过获取这个Class对象，来读取和操作该类的信息。

2. 获取 Class 对象的三种方式

理解了反射需要依赖Class对象后，我们来看一下在 Java 中获取Class对象的三种常用方式：

方式一：Class.forName(“全类名”)

全类名的意思是：package名+这个类的名字

假设有如下类：

packagecom.example;publicclassUser{// 省略属性与方法...}

那么该类的全类名为"com.example.User"。

获取其Class对象的完整写法：

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

关于Class<?>：其含义是某种具体的类型的class对象。

• ?是通配符，表示某种未知的具体类型。
• 通过名字去查找，编译器无法确定该类具体是什么类型，所以使用Class<?>。
• 可以通过强制类型转换实现：

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

• 由于是通过字符串名称查找，找不到的话，会抛出已检查异常ClassNotFoundException。

方式二：类名.class

如果我们已经在写代码的时候，明确知道要操作哪个类。

Class<User>clazz=User.class;

在编译期进行类型检查，如果类名写错，编译器会直接报错，不需要处理ClassNotFoundException异常。

方式三：对象.getClass()

已经拥有了某个类的对象实例时，通过该实例获取其对应的Class对象：

Userbean=newUser();Class<?extendsUser>clazz=bean.getClass();

如果对象实例为null，会抛出空指针异常NullPointerException。

3. 获取 Class 信息

获取到Class对象后，可以获取类的构造方法、字段以及普通方法。

获取构造方法

获取指定的被public修饰的构造方法。
clazz.getConstructor(Class<?>... parameterTypes)

获取指定的任意修饰符（包括private）的构造方法。clazz.getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes)

假设User类：

publicclassUser{privateStringname;privateIntegerage;// 构造方法一：无参构造publicUser(){}// 构造方法二：单参构造（String）publicUser(Stringname){this.name=name;}// 构造方法三：多参构造publicUser(Stringname,Integerage){this.name=name;this.age=age;}// 构造方法四：私有单参构造（int）privateUser(intage){this.age=age;}}

获取对应的构造器：

Class<User>clazz=User.class;// 获取无参构造方法Constructor<User>c1=clazz.getDeclaredConstructor();// 获取单参构造方法（String）Constructor<User>c2=clazz.getDeclaredConstructor(String.class);// 获取多参构造方法（String, Integer）Constructor<User>c3=clazz.getDeclaredConstructor(String.class,Integer.class);// 获取私有构造方法（int）Constructor<User>c4=clazz.getDeclaredConstructor(int.class);

利用获取到的构造方法创建对象

c4.setAccessible(true);Userbean=c4.newInstance(18);

private构造方法、字段或方法，在操作前必须调用setAccessible(true)。

默认情况下，访问权限检查为false，强行访问私有成员会抛出IllegalAccessException。

获取字段

获取指定的单个属性（无论何种修饰符）
clazz.getDeclaredField(String name)

获取类中声明的所有属性。
clazz.getDeclaredFields()

// 获取名为 "name" 的私有字段Fieldfield=clazz.getDeclaredField("name");// 解除私有访问限制field.setAccessible(true);// 为指定对象的该属性赋值field.set(bean,"张三");// 获取指定对象的该属性值Stringname=(String)field.get(bean);

关于field.set(bean, "张三");
写bean的原因是，写明给哪一个实例化的对象的字段赋值

获取方法

获取指定的成员方法。需要传入方法名， 参数类型的 Class
clazz.getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)

调用该方法。传入要执行的对象实例和具体的参数值。
method.invoke(Object obj, Object... args)

// 获取 setName(String) 方法Methodmethod=clazz.getDeclaredMethod("setName",String.class);// 执行方法method.invoke(bean,"李四");// 如果是静态方法，调用时对象实例传 null 即可// staticMethod.invoke(null, args);

总结

1. 反射的核心是 Class 对象：它是.class字节码文件被 JVM 加载到内存后生成的类型元数据表示。
2. 获取 Class 对象的三种方式：
   • Class.forName("全类名")适用于动态配置文件加载；
   • 类名.class最为安全，适用于编译期已确定类型的场景；
   • 对象.getClass()适用于已知对象实例的场景。
3. 反射可打破封装限制：通过调用setAccessible(true)，反射可以访问和操作包括private在内的私有构造方法、字段和方法。
4. 反射是框架设计的基石：虽然反射增加了运行时的灵活性（如 Spring IoC、MyBatis 映射），但过度使用反射会带来性能开销，并且破坏了面向对象的封装性。