Java：反射

一、反射的核心概念

1. 什么是反射？

反射的本质是在程序运行时，获取并操作类的所有信息的能力。

• 类的信息包括：成员变量、方法、构造函数、父类、接口、修饰符等。
• 反射打破了编译期的访问限制，能直接操作private/protected修饰的成员。

2. 反射的前置：Java 类的生命周期

1. 源代码阶段（.java 文件）：程序员编写的源码文件，存储在磁盘上，人可直接阅读。
2. 编译阶段（.class 文件）：通过javac命令将.java 文件编译为二进制字节码文件，存储在磁盘上，程序无法直接操作。
3. 类加载阶段（内存中的 Class 对象）：通过java命令运行程序，JVM 将.class 文件加载到内存的方法区，生成唯一的Class对象（类对象），这是反射的操作入口。
4. 运行时阶段（实例对象）：程序运行时，通过new关键字创建类的实例对象，存储在堆内存中。

二、获取 Class 对象的三种方式

三种方式获取的是同一个 Class 对象（同一个类加载器下，一个类只会被加载一次）。

// 三种方式获取Class对象，结果均为同一个对象 Class<?> clazz1 = Animal.class; Class<?> clazz2 = new Animal().getClass(); Class<?> clazz3 = Class.forName("com.qcby.animal.Animal"); System.out.println(clazz1 == clazz2); // true System.out.println(clazz1 == clazz3); // true

三、反射获取类的成员信息

1. 获取成员变量（Field）

核心方法

代码示例

Class<?> clazz = Animal.class; // 获取所有public成员变量 Field[] publicFields = clazz.getFields(); for (Field field : publicFields) { System.out.println("public成员：" + field.getName()); } // 获取本类所有成员变量（含private） Field[] allFields = clazz.getDeclaredFields(); for (Field field : allFields) { System.out.println("所有成员：" + field.getName()); } // 获取指定private成员变量 Field privateName = clazz.getDeclaredField("name"); // 暴力反射：解除访问权限限制 privateName.setAccessible(true);

2. 获取成员方法（Method）

核心方法

代码示例

Class<?> clazz = Animal.class; // 获取所有public方法（含父类） Method[] publicMethods = clazz.getMethods(); for (Method method : publicMethods) { System.out.println("public方法：" + method.getName()); } // 获取本类所有方法（含private） Method[] allMethods = clazz.getDeclaredMethods(); for (Method method : allMethods) { System.out.println("所有方法：" + method.getName()); } // 获取带参数的指定方法 Method flyMethod = clazz.getDeclaredMethod("fly", int.class, String.class); flyMethod.setAccessible(true);

3. 获取构造函数（Constructor）

核心方法

代码示例

Class<?> clazz = Animal.class; // 获取无参构造函数 Constructor<?> noArgConstructor = clazz.getDeclaredConstructor(); noArgConstructor.setAccessible(true); Animal animal1 = (Animal) noArgConstructor.newInstance(); // 获取带参构造函数 Constructor<?> argConstructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class, int.class); argConstructor.setAccessible(true); Animal animal2 = (Animal) argConstructor.newInstance("小花", 18);

四、反射操作类的成员

1. 操作成员变量（赋值 / 取值）

Class<?> clazz = Animal.class; Animal animal = new Animal(); // 获取private成员变量并暴力反射 Field nameField = clazz.getDeclaredField("name"); nameField.setAccessible(true); // 取值：get(实例对象) String name = (String) nameField.get(animal); System.out.println("原始name：" + name); // 赋值：set(实例对象, 值) nameField.set(animal, "小黑"); System.out.println("修改后name：" + animal.getName());

2. 调用成员方法

Class<?> clazz = Animal.class; Animal animal = new Animal(); // 获取private方法并暴力反射 Method showMethod = clazz.getDeclaredMethod("show"); showMethod.setAccessible(true); // 调用方法：invoke(实例对象, 参数列表) showMethod.invoke(animal); // 调用带参数方法 Method flyMethod = clazz.getDeclaredMethod("fly", int.class, String.class); flyMethod.setAccessible(true); flyMethod.invoke(animal, 10, "黑色");

五、关键知识点总结

1.getDeclaredXXX和getXXX的区别

2. 暴力反射（setAccessible(true)）

• 作用：解除 Java 语言的访问权限检查，允许操作private/protected修饰的成员。
• 必须场景：操作非public的成员变量、方法、构造函数时，必须调用此方法。
• 注意：暴力反射会破坏封装性，仅在特殊场景（如框架开发）使用。

六、课后练习代码模板

以Student类为例，完成以下任务：

1. 定义Student类，包含private成员变量、方法、构造函数
2. 通过反射获取并修改成员变量
3. 通过反射调用普通方法和静态方法
4. 反射创建实例对象

// 1. 定义Student类 class Student { private String name; public int age; private static String school = "河北大学"; public Student() {} private Student(String name) { this.name = name; } private void study() { System.out.println(name + "正在学习"); } public static void showSchool() { System.out.println("学校：" + school); } } // 2. 反射操作 public class ReflectDemo { public static void main(String[] args) throws Exception { Class<?> clazz = Class.forName("com.qcby.Student"); // 反射创建对象（私有构造） Constructor<?> constructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class); constructor.setAccessible(true); Student student = (Student) constructor.newInstance("小明"); // 修改成员变量 Field ageField = clazz.getField("age"); ageField.set(student, 18); Field nameField = clazz.getDeclaredField("name"); nameField.setAccessible(true); nameField.set(student, "小红"); // 调用方法 Method studyMethod = clazz.getDeclaredMethod("study"); studyMethod.setAccessible(true); studyMethod.invoke(student); // 调用静态方法 Method showSchoolMethod = clazz.getMethod("showSchool"); showSchoolMethod.invoke(null); // 静态方法传null } }

七、反射的优缺点

优点

1. 动态性：程序运行时可操作类的信息，无需提前知道类的具体实现。
2. 打破封装：能操作非public修饰的成员，适配框架开发场景。

缺点

1. 性能损耗：反射绕过了编译期优化，运行效率较低。
2. 破坏封装：暴力反射可能导致安全问题，降低代码可维护性。

八、例题

一、题目

定义实体类Student，并利用反射完成以下操作：

1.Student类定义要求

• 私有属性：
  • private String name
  • private final Integer stuId
  • private static String school
• 构造方法：
  • 私有无参构造
  • 私有有参构造
• 方法：
  • 普通公有方法
  • 私有自定义方法
  • 静态私有方法

2. 反射操作任务

1. 获取Class对象，破解私有有无参构造创建实例
2. 给普通私有属性赋值、读取（不依赖get/set，纯字段反射）
3. 修改final修饰的私有常量属性（进阶考点）
4. 修改 / 获取static静态私有属性
5. 调用私有成员方法、静态私有方法

二、答案

1.Student实体类

public class Student { // 私有属性 private String name; private final Integer stuId; private static String school = "河北大学"; // 私有无参构造 private Student() { this.stuId = 0; } // 私有有参构造 private Student(String name, Integer stuId) { this.name = name; this.stuId = stuId; } // 普通公有方法 public void showInfo() { System.out.println("姓名：" + name + ", 学号：" + stuId + ", 学校：" + school); } // 私有自定义方法 private void study(String subject) { System.out.println(name + "正在学习：" + subject); } // 静态私有方法 private static void printSchool() { System.out.println("当前学校：" + school); } }

2. 反射操作测试类Test

import java.lang.reflect.Constructor; import java.lang.reflect.Field; import java.lang.reflect.Method; public class Test { public static void main(String[] args) throws Exception { // 1. 获取 Class 对象 Class<?> clazz = Class.forName("Student"); // 2. 破解私有构造，创建实例 // 私有无参构造创建对象 Constructor<?> noArgConstructor = clazz.getDeclaredConstructor(); noArgConstructor.setAccessible(true); Student student1 = (Student) noArgConstructor.newInstance(); // 私有有参构造创建对象 Constructor<?> argConstructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class, Integer.class); argConstructor.setAccessible(true); Student student2 = (Student) argConstructor.newInstance("小明", 2023001); // 3. 普通私有属性 赋值、读取（不依赖 get/set） Field nameField = clazz.getDeclaredField("name"); nameField.setAccessible(true); // 赋值 nameField.set(student2, "小红"); // 读取 String nameValue = (String) nameField.get(student2); System.out.println("普通私有属性name的值：" + nameValue); // 4. 修改 final 修饰的私有常量属性（进阶考点） Field stuIdField = clazz.getDeclaredField("stuId"); stuIdField.setAccessible(true); stuIdField.set(student2, 2023002); System.out.println("final属性stuId的值：" + stuIdField.get(student2)); // 5. 修改 / 获取 static 静态私有属性 Field schoolField = clazz.getDeclaredField("school"); schoolField.setAccessible(true); // 获取静态属性值 String schoolValue = (String) schoolField.get(null); System.out.println("静态属性school的值：" + schoolValue); // 修改静态属性值 schoolField.set(null, "河北工业大学"); System.out.println("修改后静态属性school的值：" + schoolField.get(null)); // 6. 调用 私有成员方法、静态私有方法 // 私有成员方法 Method studyMethod = clazz.getDeclaredMethod("study", String.class); studyMethod.setAccessible(true); studyMethod.invoke(student2, "Java反射"); // 静态私有方法 Method printSchoolMethod = clazz.getDeclaredMethod("printSchool"); printSchoolMethod.setAccessible(true); printSchoolMethod.invoke(null); // 验证结果：调用公有方法查看最终数据 student2.showInfo(); } }

三、运行结果

普通私有属性name的值：小红 final属性stuId的值：2023002 静态属性school的值：河北大学 修改后静态属性school的值：河北工业大学 小红正在学习：Java反射 当前学校：河北工业大学 姓名：小红, 学号：2023002, 学校：河北工业大学

四、拆解说明

补充说明

• setAccessible(true)是反射操作非public成员的核心方法，用于解除 Java 的访问权限检查。
• 修改final属性属于 “反常规操作”，仅作考点理解，实际开发中不推荐使用。
• 静态成员（static）属于类本身，而非实例对象，因此操作时无需传入实例，直接传null即可。