【Java】反射

反射

• 什么是反射？
• 反射相关的类⭐
• Class⭐
• • [.class 文件与 Class 对象的映射关系表](#.class 文件与 Class 对象的映射关系表)
  • [Class： 常用获得类相关的方法](#Class： 常用获得类相关的方法)
• Field：常用获得类中属性相关的方法⭐
• Constructor：获得类中构造方法相关的方法
• Method：获得类中方法相关的方法
• 获得类中注解相关的方法
• 反射相关面试笔试题
• • 反射的优缺点是什么？⭐
  • 如何通过反射创建对象？⭐
  • 如何通过反射调用私有方法？⭐
  • 如何通过反射访问私有字段？⭐
  • 反射与new的区别是什么？
  • 反射如何处理泛型？
  • 反射在Spring框架中的应用？
  • 编写一个方法，通过反射获取对象的所有字段名和值
  • 编写一个方法，通过反射调用对象的方法

什么是反射？

反射是Java提供的一种机制，允许程序在运行时动态地获取类的完整信息，包括：

• 类的构造方法、成员变量、成员方法
• 类的修饰符、父类、实现的接口
• 类上的注解信息

反射相关的类⭐

反射的主要功能集中在java.lang.reflect包中，包括Constructor、Method、Field三个核心类。

类名	用途简述
Class	代表类的实体，存储着类的完整结构信息（类名、包、字段、方法、构造器等），是反射操作的入口。
Constructor	代表类的构造方法。用于在运行时动态创建对象实例，支持调用带参数或私有的构造器。
Method	代表类的成员方法。用于在运行时动态调用指定对象的方法，包括私有方法。
Field	代表类的成员变量（属性）。用于在运行时动态获取或修改对象中的字段值，即使是私有的也可以。

使用层级关系图

Class⭐

.class 文件与 Class 对象的映射关系表

.class 文件 → JVM 类加载 → Class 对象实例化 的底层逻辑链条。

阶段	形态	位置	核心产物	反射的意义
1. 编译期	YourClass.java	硬盘（源码）	YourClass.class（字节码指令集）	静态定义，类结构被固化为二进制流
2. 类加载期	字节码二进制流	JVM 方法区（元空间）	java.lang.Class 对象实例	将静态文件激活为运行时可操作的内存对象
3. 运行期	Class 对象 + 堆内实例	JVM 堆内存	Field、Method、Constructor 镜像	获得动态改变类属性/动作的能力

Class： 常用获得类相关的方法

方法	用途
getClassLoader()	获得类的加载器
getDeclaredClasses()	返回一个数组，数组中包含该类中所有类和接口类的对象（包括私有）
forName(String className)	根据类名返回类的对象
newInstance()	创建类的实例
getName()	获得类的完整路径名字

// 获取Class对象的三种方式
// 获取Class对象
Class<?> clazz = YourClass.class; 
// 通过对象获取Class对象
YourClass obj = new YourClass();
Class<?> clazz = obj.getClass();
//通过Class.forName()动态加载
Class<?> clazz = Class.forName("com.example.YourClass");

// 获取类加载器
ClassLoader classLoader = clazz.getClassLoader();

// 获取所有声明的类和接口
Class<?>[] declaredClasses = clazz.getDeclaredClasses();

// 创建实例
Object instance = clazz.newInstance(); // Java 9+ 已弃用
Object instance = clazz.getDeclaredConstructor().newInstance();

// 获取类名
String className = clazz.getName();

Field：常用获得类中属性相关的方法⭐

方法	用途
getField(String name)	获得某个公有的属性对象
getFields()	获得所有公有的属性对象
getDeclaredField(String name)	获得某个属性对象
getDeclaredFields()	获得所有属性对象

// 获取公有属性
Field publicField = clazz.getField("publicFieldName");

// 获取所有公有属性
Field[] publicFields = clazz.getFields();

// 获取声明属性（包括私有）
Field declaredField = clazz.getDeclaredField("privateFieldName");

// 获取所有声明属性
Field[] declaredFields = clazz.getDeclaredFields();

// 设置可访问性（用于私有属性）
declaredField.setAccessible(true);

Constructor：获得类中构造方法相关的方法

方法	用途
getConstructor(Class...<?> parameterTypes)	获得该类中与参数类型匹配的公有构造方法
getConstructors()	获得该类的所有公有构造方法
getDeclaredConstructor(Class...<?> parameterTypes)	获得该类中与参数类型匹配的构造方法
getDeclaredConstructors()	获得该类所有构造方法

// 获取公有构造方法
Constructor<?> constructor = clazz.getConstructor(String.class, int.class);

// 获取所有公有构造方法
Constructor<?>[] constructors = clazz.getConstructors();

// 获取声明构造方法（包括私有）
Constructor<?> declaredConstructor = clazz.getDeclaredConstructor();

// 获取所有构造方法
Constructor<?>[] declaredConstructors = clazz.getDeclaredConstructors();

// 创建实例
Object instance = constructor.newInstance("参数1", 123);

Method：获得类中方法相关的方法

方法	用途
getMethod(String name, Class...<?> parameterTypes)	获得该类某个公有的方法
getMethods()	获得该类所有公有的方法
getDeclaredMethod(String name, Class...<?> parameterTypes)	获得该类某个方法
getDeclaredMethods()	获得该类所有方法

// 获取公有方法
Method method = clazz.getMethod("publicMethodName", String.class, int.class);

// 获取所有公有方法
Method[] methods = clazz.getMethods();

// 获取声明方法（包括私有）
Method declaredMethod = clazz.getDeclaredMethod("privateMethodName");

// 获取所有方法
Method[] declaredMethods = clazz.getDeclaredMethods();

// 调用方法
method.invoke(instance, "参数1", 456);

获得类中注解相关的方法

方法	用途
getAnnotation(Class<T> annotationClass)	返回该类上与参数类型匹配的公有注解对象
getAnnotations()	返回该类上所有的公有注解对象
getDeclaredAnnotation(Class<T> annotationClass)	返回该类上与参数类型匹配的所有注解对象
getDeclaredAnnotations()	返回该类上所有的注解对象

// 获取特定类型的公有注解
Annotation annotation = clazz.getAnnotation(MyAnnotation.class);

// 获取所有公有注解
Annotation[] annotations = clazz.getAnnotations();

// 获取特定类型的所有注解（包括私有）
Annotation declaredAnnotation = clazz.getDeclaredAnnotation(MyAnnotation.class);

// 获取所有注解（包括私有）
Annotation[] declaredAnnotations = clazz.getDeclaredAnnotations();

速记口诀：

• 带 Declared → 全都要（包括私有成员，但只限于当前类声明，不含继承）
• 不带 Declared → 只要公有（包括从父类/接口继承而来的公有成员）

反射相关面试笔试题

反射的优缺点是什么？⭐

优点：灵活性强，可扩展性好，适用于框架开发

缺点：性能较低，安全性差，破坏封装性

如何通过反射创建对象？⭐

Class<?> clazz = Class.forName("com.example.YourClass");
Object obj = clazz.getDeclaredConstructor().newInstance();

如何通过反射调用私有方法？⭐

Class<?> clazz = Class.forName("com.example.YourClass");
Object obj = clazz.getDeclaredConstructor().newInstance();

Method method = clazz.getDeclaredMethod("privateMethod");
method.setAccessible(true);
method.invoke(obj);

如何通过反射访问私有字段？⭐

Class<?> clazz = Class.forName("com.example.YourClass");
Object obj = clazz.getDeclaredConstructor().newInstance();

Field field = clazz.getDeclaredField("privateField");
field.setAccessible(true);
Object value = field.get(obj);
field.set(obj, newValue);

反射与new的区别是什么？

• new在编译时确定类型，反射在运行时确定类型
• 通过 new 创建对象效率更高。
  原因：反射时需要先查找类资源、通过类加载器加载、进行访问安全检查，过程繁琐，所以效率较低

反射如何处理泛型？

• 使用getGenericReturnType()等方法获取泛型信息
• 需要处理Type类型

反射在Spring框架中的应用？

• IOC容器通过反射创建和管理Bean
• AOP通过反射实现动态代理

编写一个方法，通过反射获取对象的所有字段名和值

public static void printFields(Object obj) throws Exception {
    Class<?> clazz = obj.getClass();
    Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();
    
    for (Field field : fields) {
        field.setAccessible(true);
        System.out.println(field.getName() + ": " + field.get(obj));
    }
}

编写一个方法，通过反射调用对象的方法

public static Object invokeMethod(Object obj, String methodName, Object... args) throws Exception {
    Class<?> clazz = obj.getClass();
    Class<?>[] paramTypes = new Class<?>[args.length];
    
    for (int i = 0; i < args.length; i++) {
        paramTypes[i] = args[i].getClass();
    }
    
    Method method = clazz.getMethod(methodName, paramTypes);
    return method.invoke(obj, args);
}