C#反射的概念与实战

一、什么是反射？

1. 一句话定义
   反射是一种“在运行时（Run-Time）而不是编译时（Compile-Time）去探查、创建、调用、修改程序集（Assembly）、类型（Type）、成员（Member）”的 API。

2. 类比
   把程序当成一辆行驶中的高铁：
   • 正常情况下，我们只能在车站（编译期）知道每节车厢（类）里有哪些座位（字段/属性/方法）。
   • 有了反射，就相当于在高铁飞驰时还能临时打开任意一节车厢、查看座位、甚至把乘客换到别的车厢。

3. 反射能做什么
   • 动态加载 dll（插件式架构）
   • 读取/设置私有成员（序列化、ORM、Mock）
   • 根据配置文件字符串创建对象（工厂模式）
   • 读取自定义 Attribute（AOP、验证框架）
   • 运行时生成代理（动态代理、远程调用）

二、核心 API 速查表 

类/命名空间	作用	常用成员	备注
System.Type	描述“一个类型”的所有元数据	GetMethods(), GetProperties(), GetFields(), GetCustomAttributes()	typeof(T) 或 obj.GetType()
System.Reflection.Assembly	描述一个程序集	Load(), LoadFrom(), GetTypes()	dll/exe 文件
System.Reflection.PropertyInfo	描述属性	GetValue(), SetValue()	支持索引器
System.Reflection.MethodInfo	描述方法	Invoke()	静态方法传 null 为实例
System.Reflection.ConstructorInfo	描述构造函数	Invoke()	创建实例
System.Activator	快捷创建对象	CreateInstance(Type)	内部还是调用 ConstructorInfo

三、最小可运行案例

1：运行时探查对象 

using System;
using System.Reflection;class Person
{public string Name { get; set; }private int age;public Person(int age) { this.age = age; }private void SayHi() => Console.WriteLine($"Hi, {Name}, age {age}");
}class Program
{static void Main(){Person p = new Person(18) { Name = "Tom" };Type t = p.GetType();                       // 1. 拿到 TypeConsole.WriteLine($"类名：{t.FullName}");// 2. 遍历属性foreach (var prop in t.GetProperties())Console.WriteLine($"属性：{prop.Name}={prop.GetValue(p)}");// 3. 读取私有字段FieldInfo ageField = t.GetField("age", BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Instance);Console.WriteLine($"私有字段 age={ageField.GetValue(p)}");// 4. 调用私有方法MethodInfo hi = t.GetMethod("SayHi", BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Instance);hi.Invoke(p, null);}
}

 运行结果

类名：Person
属性：Name=Tom
私有字段 age=18
Hi, Tom, age 18

四、最小可运行案例

2：动态加载外部 DLL（插件）

场景：主程序在不重新编译的情况下，加载一个计算插件。

1. 新建类库项目 CalculatorPlugin，编译生成 CalculatorPlugin.dll

   public class Adder
   {public double Compute(double a, double b) => a + b;public string Name => "加法器";
   }

2. 主程序（控制台 exe）

   using System;
   using System.Reflection;class Program
   {static void Main(){// 1. 运行时把 dll 读进来Assembly asm = Assembly.LoadFrom(@"plugins\CalculatorPlugin.dll");// 2. 找到类型 AdderType adderType = asm.GetType("CalculatorPlugin.Adder");// 3. 创建实例object adder = Activator.CreateInstance(adderType);// 4. 调用方法MethodInfo compute = adderType.GetMethod("Compute");double result = (double)compute.Invoke(adder, new object[] { 3, 4 });// 5. 读取属性string name = (string)adderType.GetProperty("Name").GetValue(adder);Console.WriteLine($"{name} 结果：{result}");}
   }

   把 dll 放到 exe 同级的 plugins 目录即可运行。

 五、最小可运行案例

3：利用 Attribute + 反射做简易验证框架 

using System;
using System.Reflection;[AttributeUsage(AttributeTargets.Property)]
class RangeAttribute : Attribute
{public int Min { get; }public int Max { get; }public RangeAttribute(int min, int max) { Min = min; Max = max; }
}class Student
{[Range(0, 150)]public int Score { get; set; }
}static class Validator
{public static bool Validate(object obj){foreach (var prop in obj.GetType().GetProperties()){var range = prop.GetCustomAttribute<RangeAttribute>();if (range != null){int value = (int)prop.GetValue(obj);if (value < range.Min || value > range.Max){Console.WriteLine($"{prop.Name}={value} 不在范围 {range.Min}-{range.Max}");return false;}}}return true;}
}class Program
{static void Main(){var stu = new Student { Score = 200 };bool ok = Validator.Validate(stu);   // 输出提示}
}

六、性能注意点

 1.反射调用比直接调用慢 2~3 个数量级，频繁调用需缓存：

// 只获取一次 MethodInfo 并缓存
private static readonly MethodInfo _method = typeof(Foo).GetMethod("Bar");

1. .NET 7+ 可用 source generators 或 Incremental Generators 在编译期生成代码，消除运行时反射。

2. 使用 Delegate.CreateDelegate 把 MethodInfo 转成强类型委托，可接近原生性能。

七、常见错误及排查清单 

错误信息	原因	解决
System.NullReferenceException	GetMethod/GetField 返回 null	忘记 BindingFlags
System.Reflection.TargetException	实例方法用 null 调用	传入正确实例
System.Reflection.TargetParameterCountException	参数个数不匹配	检查 Invoke 的 object[]
System.IO.FileNotFoundException	LoadFrom 路径不对	使用绝对路径或 AppDomain 相对路径

“反射就是 .NET 给我们的‘运行时显微镜 + 手术刀’：先用 Type 看，再用 Invoke/SetValue 切，就能把原本编译期写死的逻辑变成可配置、可扩展的活代码。”