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如何理解Java反射机制

news 来源：原创 2025/6/21 12:15:34

反射机制原理

反射是Java在运行时动态获取类信息、操作类属性和方法的能力。核心原理是JVM在类加载时创建Class对象，该对象包含类的完整结构信息。

关键类：

Class：类的元数据入口
Field：类的成员变量
Method：类的方法
Constructor：类的构造方法

// 获取Class对象的三种方式
Class<?> clazz1 = String.class;           // 类字面常量
Class<?> clazz2 = "Hello".getClass();     // 对象实例
Class<?> clazz3 = Class.forName("java.lang.String"); // 全限定名

内置Class实例和数组生命周期

Class实例生命周期：

类加载时由JVM创建
存储在方法区
生命周期与类加载器绑定
卸载条件：类加载器被GC且无实例引用

数组特殊处理：

// 数组反射示例
int[] intArray = (int[]) Array.newInstance(int.class, 5);
Class<?> arrayClass = intArray.getClass();System.out.println(arrayClass.getName()); // 输出: [I
System.out.println(arrayClass.getComponentType()); // 输出: int

生命周期特点：

数组类在首次使用时动态创建
类名格式：[元素类型签名
共享同一个ClassLoader
卸载条件同普通类

反射实战应用：

import java.lang.reflect.*;class User {private String name;private int age;public User() {}private User(String name) { this.name = name; }public void publicMethod() {System.out.println("Public method called");}private String privateMethod(String input) {return "Processed: " + input;}
}public class ReflectionDemo {public static void main(String[] args) throws Exception {// 1. 实例化对象Class<?> userClass = Class.forName("User");User user = (User) userClass.getDeclaredConstructor().newInstance();// 2. 访问私有字段Field nameField = userClass.getDeclaredField("name");nameField.setAccessible(true); // 突破封装限制nameField.set(user, "John Doe");// 3. 调用私有方法Method privateMethod = userClass.getDeclaredMethod("privateMethod", String.class);privateMethod.setAccessible(true);String result = (String) privateMethod.invoke(user, "secret");System.out.println(result); // 输出: Processed: secret// 4. 操作私有构造器Constructor<?> privateConstructor = userClass.getDeclaredConstructor(String.class);privateConstructor.setAccessible(true);User user2 = (User) privateConstructor.newInstance("Alice");// 5. 数组操作Object array = Array.newInstance(int.class, 3);Array.set(array, 0, 10);Array.set(array, 1, 20);System.out.println(Array.get(array, 1)); // 输出: 20}
}

反射与设计模式结合

1. 动态代理模式

interface Service {void serve();
}class RealService implements Service {public void serve() {System.out.println("Real service working");}
}class DynamicProxyHandler implements InvocationHandler {private Object target;public DynamicProxyHandler(Object target) {this.target = target;}public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {System.out.println("Before method: " + method.getName());Object result = method.invoke(target, args);System.out.println("After method: " + method.getName());return result;}
}public class ProxyDemo {public static void main(String[] args) {Service realService = new RealService();Service proxy = (Service) Proxy.newProxyInstance(Service.class.getClassLoader(),new Class[]{Service.class},new DynamicProxyHandler(realService));proxy.serve();/* 输出:Before method: serveReal service workingAfter method: serve*/}
}

灵活工厂模式：

class FlexibleFactory {public static <T> T create(Class<T> type, Object... args) throws Exception {Class<?>[] argTypes = new Class[args.length];for (int i = 0; i < args.length; i++) {argTypes[i] = args[i].getClass();}Constructor<?> constructor = type.getDeclaredConstructor(argTypes);return type.cast(constructor.newInstance(args));}
}// 使用示例
Product product = FlexibleFactory.create(Product.class, "param1", 100);

实践与建议

性能优化：
- 缓存反射对象（Method/Field）
- 使用setAccessible(true)减少安全检查

private static final Method PRIVATE_METHOD;
static {try {PRIVATE_METHOD = TargetClass.class.getDeclaredMethod("methodName");PRIVATE_METHOD.setAccessible(true);} catch (Exception e) {throw new RuntimeException(e);}
}