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：

java 复制代码

package com.example;

public class User {
    // 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：

java 复制代码

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：

java 复制代码

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。

java 复制代码

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：

java 复制代码

User bean = new User();
Class<? extends User> 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：

java 复制代码

public class User {
    private String name;
    private Integer age;

    // 构造方法一：无参构造
    public User() {}

    // 构造方法二：单参构造（String）
    public User(String name) {
        this.name = name;
    }

    // 构造方法三：多参构造
    public User(String name, Integer age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    // 构造方法四：私有单参构造（int）
    private User(int age) {
        this.age = age;
    }
}

获取对应的构造器：

java 复制代码

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

java 复制代码

c4.setAccessible(true);
User bean = 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()

java 复制代码

// 获取名为 "name" 的私有字段
Field field = 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
String name = (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)

java 复制代码

// 获取 setName(String) 方法
Method method = 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

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。
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。
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。
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。

目录

前言

1. 字节码与类加载机制

字节码

类加载机制

2. 获取 Class 对象的三种方式

方式一：Class.forName("全类名")

方式二：类名.class

方式三：对象.getClass()

3. 获取 Class 信息

获取构造方法

获取字段

获取方法

总结