深入理解 Java 的反射、注解与动态代理

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在 Java 的高级特性中，反射（Reflection）、注解（Annotation） 和 动态代理（Dynamic Proxy） 是构建框架、实现 AOP、ORM 等重要机制的基础。本文将逐一详解这三大特性，并辅以代码示例，帮助你在实际项目中更好地理解和运用它们。

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一、反射：运行时的自省与操作能力

1.1 反射是什么？

反射是 Java 提供的一种机制，允许程序在运行时加载、探查以及操作类的结构（如方法、构造器、字段等）。

1.2 基本 API 使用

public class Person {private String name;private int age;public Person() {}public Person(String name) {this.name = name;}private void sayHello() {System.out.println("Hello, my name is " + name);}
}

获取类对象的三种方式：

Class<?> clazz1 = Person.class;
Class<?> clazz2 = new Person().getClass();
Class<?> clazz3 = Class.forName("your.package.Person");

获取构造器并实例化：

Constructor<?> constructor = clazz1.getConstructor(String.class);
Person p = (Person) constructor.newInstance("Tom");

获取字段和方法：

Field nameField = clazz1.getDeclaredField("name");
nameField.setAccessible(true); // 解除私有访问限制
nameField.set(p, "Jerry");
System.out.println(nameField.get(p)); // 输出 JerryMethod method = clazz1.getDeclaredMethod("sayHello");
method.setAccessible(true);
method.invoke(p); // 输出 Hello, my name is Jerry

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二、注解：元数据的声明机制

2.1 注解的定义与使用

注解是 Java 5 引入的一种元数据机制，常用于代码标记、配置或提供信息给框架。

自定义注解：

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.METHOD)
public @interface LogExecution {String value() default "执行方法";
}

使用注解：

public class UserService {@LogExecution("执行用户注册")public void register(String name) {System.out.println(name + " registered.");}
}

解析注解：

public class AnnotationProcessor {public static void main(String[] args) throws Exception {Method method = UserService.class.getMethod("register", String.class);if (method.isAnnotationPresent(LogExecution.class)) {LogExecution log = method.getAnnotation(LogExecution.class);System.out.println("日志: " + log.value());}}
}

输出：日志: 执行用户注册

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三、动态代理：运行时生成接口实现

3.1 动态代理的应用场景

Java 的动态代理允许你在运行时生成一个实现了指定接口的类。常用于：

• AOP 编程（如日志、事务处理）
• RPC 框架（如 Dubbo）
• 装饰器模式的实现

3.2 使用 JDK 动态代理

定义接口与实现：

public interface HelloService {void sayHello(String name);
}public class HelloServiceImpl implements HelloService {public void sayHello(String name) {System.out.println("Hello, " + name);}
}

创建代理处理器：

public class LogInvocationHandler implements InvocationHandler {private final Object target;public LogInvocationHandler(Object target) {this.target = target;}public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {System.out.println("方法调用前: " + method.getName());Object result = method.invoke(target, args);System.out.println("方法调用后: " + method.getName());return result;}
}

创建代理对象并调用：

public class ProxyDemo {public static void main(String[] args) {HelloService service = new HelloServiceImpl();HelloService proxyInstance = (HelloService) Proxy.newProxyInstance(service.getClass().getClassLoader(),service.getClass().getInterfaces(),new LogInvocationHandler(service));proxyInstance.sayHello("Alice");}
}

输出：

方法调用前: sayHello
Hello, Alice
方法调用后: sayHello

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四、注解 + 反射 + 代理：模拟 AOP 切面编程

结合三者，我们可以模拟一个 AOP 实现：

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.METHOD)
public @interface Log {String value() default "调用方法";
}public interface UserService {@Log("用户登录")void login(String username);
}public class UserServiceImpl implements UserService {public void login(String username) {System.out.println(username + " 登录系统");}
}public class AOPHandler implements InvocationHandler {private final Object target;public AOPHandler(Object target) {this.target = target;}public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {if (method.isAnnotationPresent(Log.class)) {Log log = method.getAnnotation(Log.class);System.out.println("[AOP日志] " + log.value());}return method.invoke(target, args);}
}public class AOPDemo {public static void main(String[] args) {UserService target = new UserServiceImpl();UserService proxy = (UserService) Proxy.newProxyInstance(target.getClass().getClassLoader(),target.getClass().getInterfaces(),new AOPHandler(target));proxy.login("admin");}
}

输出：

[AOP日志] 用户登录
admin 登录系统

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五、总结

特性	用途	常用 API/关键词
反射	运行时探查与操作类结构	Class、Method、Field、Constructor
注解	元数据标注	@interface、@Retention、@Target
动态代理	运行时增强接口逻辑、AOP 实现	Proxy.newProxyInstance、InvocationHandler