Java进阶——反射机制超全详解

        反射能在运行时动态操作类和对象的能力，极大地增强了程序的灵活性。但是反射的使用也伴随着性能开销和安全风险。本文将由博主带你一起深入探讨 Java 反射的核心概念、关键类和方法，以及在日常开发中的应用场景。

本文目录 一、反射的核心概念1. 运行时类型信息2. 核心类 二、获取 Class 对象的四种方式1. 类名.class2. 对象.getClass()3. Class.forName()4. 类加载器获取 三、反射操作字段1. 获取字段2. 访问私有字段3. 修改字段值 四、反射调用方法1. 获取方法2. 方法调用3. 静态方法调用 五、反射操作构造方法1. 创建对象实例2. 突破单例模式 六、反射性能优化1. 缓存反射对象2. 避免频繁反射调用 七、反射在日常工作中的实际应用场景1. 动态加载插件2. 单元测试工具 总结

一、反射的核心概念 1. 运行时类型信息

反射允许在运行时获取类的完整结构，包括类名、方法、字段、注解等，并动态操作对象，突破编译时的类型限制。

2. 核心类 Class<T>：类的元数据入口，是所有反射操作的起点。Field：代表类的字段信息，可用于获取和设置字段的值。Method：代表类的方法信息，可用于调用类的方法。Constructor<T>：代表类的构造方法信息，可用于创建对象实例。Modifier：用于解析访问修饰符，如 public、private 等。 二、获取 Class 对象的四种方式 1. 类名.class

适用于编译时已知类的情况。

Class<User> clazz = User.class; 2. 对象.getClass()

通过对象实例获取其对应的 Class 对象。

User user = new User(); Class<?> clazz = user.getClass(); 3. Class.forName()

通过类的全限定名动态加载类，需要处理 ClassNotFoundException。

Class<?> clazz = Class.forName("com.shop.ecommerce.User"); 4. 类加载器获取

在模块化环境中，可使用类加载器加载类。

ClassLoader loader = Thread.currentThread().getContextClassLoader(); Class<?> clazz = loader.loadClass("com.shop.ecommerce.User");

三、反射操作字段 1. 获取字段 getField(String name)：仅获取公共字段（包括继承的）。getDeclaredField(String name)：获取本类声明的所有字段（包括 private）。 2. 访问私有字段 Field field = clazz.getDeclaredField("字段名"); field.setAccessible(true); // 设置是否可以访问 private String value = (String) field.get(user); 3. 修改字段值 field.set(user, "newValue");

四、反射调用方法 1. 获取方法 getMethod(String name, Class<?>... paramTypes)：获取公共方法（含继承）。getDeclaredMethod(...)：获取本类声明的所有方法。 // 获取 User 类的私有方法 Method method = clazz.getDeclaredMethod("方法名", int.class); method.setAccessible(true); 2. 方法调用 Object result = method.invoke(user, 100); // 参数需严格匹配 3. 静态方法调用 Method staticMethod = clazz.getMethod("getDefaultRole"); String role = (String) staticMethod.invoke(null); // 实例参数传 null

五、反射操作构造方法 1. 创建对象实例 Constructor<User> constructor = clazz.getConstructor(String.class, String.class); User user = constructor.newInstance("user123", "VIP"); 2. 突破单例模式 // 反射调用私有构造方法 Constructor<Singleton> constructor = Singleton.class.getDeclaredConstructor(); constructor.setAccessible(true); Singleton instance = constructor.newInstance();

六、反射性能优化 1. 缓存反射对象 private static final Method calculateDiscountMethod; static { try { calculateDiscountMethod = User.class.getDeclaredMethod("calculateDiscount", int.class); calculateDiscountMethod.setAccessible(true); } catch (NoSuchMethodException e) { throw new RuntimeException(e); } } 2. 避免频繁反射调用

反射比直接调用慢 10 - 100 倍，应尽量减少反射调用的频率。

七、反射在日常工作中的实际应用场景 1. 动态加载插件 // 加载支付插件 Class<?> paymentClass = Class.forName("com.shop.payment.AlipayPlugin"); PaymentPlugin plugin = (PaymentPlugin) paymentClass.newInstance(); plugin.process(order); 2. 单元测试工具 // 测试私有方法 public class OrderServiceTest { @Test void testPrivateMethod() throws Exception { Method method = OrderService.class.getDeclaredMethod("validateStock", Long.class); method.setAccessible(true); boolean result = (boolean) method.invoke(orderService, 1001L); assertTrue(result); } }

总结

        合理使用反射可以实现插件化架构、灵活的数据处理。

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