Java反射詳細介紹

?的反射（Reflection）是一種強大的機制，允許程序在運行時動態獲取類的信息、操作類的成員（屬性、方法、構造器），甚至修改類的行為。它是框架開發（如 Spring、MyBatis）、單元測試工具（如 JUnit）的核心技術之一。

一、認識反射

反射的核心是在運行時獲取類的元數據（類的結構信息），突破了傳統編程 “編譯時確定類型” 的限制。例如：

運行時判斷任意對象的所屬類；

運行時構造任意類的對象；

運行時獲取 / 修改類的屬性、調用類的方法（包括私有成員）；

運行時處理注解。

二、Class 類詳解

在 ?中，Class?類是反射的入口。每個類被加載到 JVM 時，會生成唯一的?Class?對象，存儲該類的所有元數據（如類名、父類、接口、屬性、方法等）。

2.1 獲取 Class 對象的 3 種方式

// 方式1：通過類名.class（編譯時已知類）

Class<String> stringClass = String.class;

// 方式2：通過對象.getClass()（已知對象）

String str = "hello";Class<? extends String> strClass = str.getClass();

// 方式3：通過 Class.forName("全限定類名")（動態加載，最常用）

try {

Class<?> userClass = Class.forName("com.example.User"); }

catch (ClassNotFoundException e) {

e.printStackTrace();

}

2.2 Class 類的常用方法

方法	說明
getName()	獲取類的全限定名（如?.lang.String）
getSimpleName()	獲取類的簡單名（如?String）
getSuperclass()	獲取父類的?Class?對象
getInterfaces()	獲取實現的接口數組
getFields()	獲取所有公有屬性（含父類）
getDeclaredFields()	獲取所有屬性（含私有，不含父類）
getMethods()	獲取所有公有方法（含父類）
getDeclaredMethods()	獲取所有方法（含私有，不含父類）
getConstructors()	獲取所有公有構造器
getDeclaredConstructors()	獲取所有構造器（含私有）

三、Class 類與多態

多態的本質是 “父類引用指向子類對象”，但反射可以突破多態的表象，直接操作子類或父類的真實信息。

示例：通過反射獲取多態對象的真實類信息
假設有繼承關系：Animal（父類）→?Dog（子類）。

class?Animal?{

?public?void?eat()?{

?System.out.println("Animal eat");

? }?

}

class?Dog?extends?Animal?{?

@Override?

public?void?eat()?{?

System.out.println("Dog eat");?

}

public?class?PolymorphismDemo?{

????public?static?void?main(String[]?args)?{

????????Animal?animal =?new?Dog();?// 多態：父類引用指向子類對象

????????

????????// 傳統方式調用方法（表現多態）

????????animal.eat();?// 輸出：Dog eat

????????

????????// 反射獲取真實類的信息

????????Class<?>?realClass =?animal.getClass();?

????????System.out.println("真實類名："?+?realClass.getSimpleName());?// 輸出：Dog

????????

????????// 反射調用父類的方法（繞過多態）

????????try?{

????????????Method?parentEat =?realClass.getSuperclass().getMethod("eat");

????????????parentEat.invoke(animal);?// 輸出：Animal eat（調用了父類的原始方法）

????????}?catch?(Exception?e)?{

????????????e.printStackTrace();

????????}

}

輸出結果：

Dog eat

真實類名：Dog

Animal eat

四、反射創建類對象

通過反射可以動態創建類的實例，即使類的構造器是私有的（需設置?setAccessible(true)）。

4.1 無參構造創建對象

class?User?{

????private?String?name;

????public?User()?{?System.out.println("無參構造被調用");?}

public?User(String?name)?{?this.name =?name;?}

}

public?class?CreateObjectDemo?{

????public?static?void?main(String[]?args)?{

????????try?{

????????????// 1. 獲取User的Class對象

????????????Class<?> userClass = Class.forName("com.example.User");

????????????

????????????// 2. 通過無參構造創建實例（等價于 new User()）

????????????User?user =?(User)?userClass.getDeclaredConstructor().newInstance();

????????}?catch?(Exception?e)?{

????????????e.printStackTrace();

????????}

}

輸出：無參構造被調用

4.2 有參構造創建對象

public?class?CreateObjectWithArgsDemo?{

????public?static?void?main(String[]?args)?{

????????try?{

????????????Class<?>?userClass =?Class.forName("com.example.User");

????????????

????????????// 獲取有參構造器（參數類型為String）

????????????Constructor<?>?constructor =?userClass.getDeclaredConstructor(String.class);

????????????

????????????// 創建實例（等價于 new User("xxx")）

????????????User?user =?(User)?constructor.newInstance("xxx");

????????}?catch?(Exception?e)?{

????????????e.printStackTrace();

????????}

}

4.3 私有構造器創建對象（突破訪問限制）

class?SecretClass?{

private?SecretClass()?{?System.out.println("私有構造被調用");?

}

public?class?CreatePrivateObjectDemo?{

????public?static?void?main(String[]?args)?{

????????try?{

????????????Class<?>?secretClass =?Class.forName("com.example.SecretClass");

????????????

????????????// 獲取私有構造器

????????????Constructor<?>?privateConstructor =?secretClass.getDeclaredConstructor();

????????????

????????????// 允許訪問私有成員（關鍵！）

????????????privateConstructor.setAccessible(true);

????????????

????????????// 創建實例

????????????SecretClass?instance =?(SecretClass)?privateConstructor.newInstance();

????????}?catch?(Exception?e)?{

????????????e.printStackTrace();

????????}

}

輸出：私有構造被調用

五、反射調用類方法

通過反射可以調用任意對象的方法（包括私有方法），甚至可以調用未實現的方法（動態代理的基礎）。

5.1 調用公有方法

class?Calculator?{

public?int?add(int?a,?int?b)?{?return?a +?b;?}

}

public?class?InvokeMethodDemo?{

????public?static?void?main(String[]?args)?{

????????try?{

????????????Calculator?calc =?new?Calculator();

????????????Class<?>?calcClass =?calc.getClass();

????????????

????????????// 獲取add方法（參數類型為int, int）

????????????Method?addMethod =?calcClass.getMethod("add",?int.class,?int.class);

????????????

????????????// 調用方法（等價于 calc.add(3, 5)）

????????????int?result =?(int)?addMethod.invoke(calc,?3,?5);

????????????System.out.println("計算結果："?+?result);?// 輸出：8

????????}?catch?(Exception?e)?{

????????????e.printStackTrace();

????????}

}

5.2 調用私有方法（突破訪問限制）

class?PrivateMethodClass?{

????private?String?formatName(String?name)?{

????????return?"Hello, "?+?name +?"!";

}

public?class?InvokePrivateMethodDemo?{

????public?static?void?main(String[]?args)?{

????????try?{

????????????PrivateMethodClass?obj =?new?PrivateMethodClass();

????????????Class<?>?clazz =?obj.getClass();

????????????

????????????// 獲取私有方法（方法名、參數類型）

????????????Method?privateMethod =?clazz.getDeclaredMethod("formatName",?String.class);

????????????

????????????// 允許訪問私有成員

????????????privateMethod.setAccessible(true);

????????????

????????????// 調用方法（等價于 obj.formatName("xxx")）

????????????String?result =?(String)?privateMethod.invoke(obj,?"xxx");

????????????System.out.println(result);?// 輸出：Hello, xxx!

????????}?catch?(Exception?e)?{

????????????e.printStackTrace();

????????}

}

六、反射修改類屬性

通過反射可以直接修改對象的屬性值（包括私有屬性），甚至繞過 setter 方法。

6.1 修改公有屬性

class?Book?{

public?String?title =?"默認書名";

}

public?class?ModifyFieldDemo?{

????public?static?void?main(String[]?args)?{

????????try?{

????????????Book?book =?new?Book();

????????????Class<?>?bookClass =?book.getClass();

????????????

????????????// 獲取公有屬性title

????????????Field titleField = bookClass.getField("title");

????????????

????????????// 修改屬性值（等價于 book.title = "反射詳解"）

????????????titleField.set(book, "反射詳解");

????????????

????????????System.out.println(book.title);?// 輸出：反射詳解

????????}?catch?(Exception?e)?{

????????????e.printStackTrace();

????????}

}

6.2 修改私有屬性（突破訪問限制）

class?User?{

????private?String?password =?"123456";}

public?class?ModifyPrivateFieldDemo?{

????public?static?void?main(String[]?args)?{

????????try?{

????????????User?user =?new?User();

????????????Class<?>?userClass =?user.getClass();

????????????

????????????// 獲取私有屬性password

????????????Field passwordField = userClass.getDeclaredField("password");

????????????

????????????// 允許訪問私有成員

????????????passwordField.setAccessible(true);

????????????

????????????// 修改屬性值（等價于 user.password = "new_password"）

????????????passwordField.set(user, "new_password");

????????????

????????????// 驗證修改結果

????????????System.out.println("新密碼："?+?passwordField.get(user));?// 輸出：new_password

????????}?catch?(Exception?e)?{

????????????e.printStackTrace();

????????}

}

七、類加載器

類加載器（Class Loader）負責將?.class?文件加載到 JVM 中，生成對應的?Class?對象。采用雙親委派模型，確保類的唯一性和安全性。

7.1 類加載器的層級

引導類加載器（Bootstrap Class Loader）：加載 JDK 核心類（如?.lang.*），由 C++ 實現，無法通過 ?代碼獲取。

擴展類加載器（Extension Class Loader）：加載?jre/lib/ext?目錄下的 JAR 包。

應用類加載器（Application Class Loader）：加載用戶項目中的類（classpath?下的類）。

7.2 示例：查看類的加載器

public?class?ClassLoaderDemo?{

????public?static?void?main(String[]?args)?{

????????// 獲取String類的加載器（引導類加載器，輸出null）

????????ClassLoader stringLoader =?String.class.getClassLoader();

????????System.out.println("String類的加載器："?+?stringLoader);?// 輸出：null

????????

????????// 獲取當前類的加載器（應用類加載器）

????????ClassLoader selfLoader = ClassLoaderDemo.class.getClassLoader();

????????System.out.println("當前類的加載器："?+?selfLoader);?

????????// 輸出：sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2

????????

????????// 獲取應用類加載器的父加載器（擴展類加載器）

????????ClassLoader parentLoader = selfLoader.getParent();

????????System.out.println("父加載器："?+?parentLoader);?

????????// 輸出：sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@1b6d3586

}

7.3 雙親委派模型的作用

當加載一個類時，類加載器會先委托父類加載器嘗試加載，直到引導類加載器。如果父類無法加載，才由當前類加載器加載。
好處：避免重復加載，防止核心類被篡改（如自定義?.lang.String?不會被加載）。

反射是 ?的 “動態之魂”，但過度使用會降低代碼可讀性和安全性（如破壞封裝性）。實際開發中，框架（如 Spring）已封裝了反射的復雜操作，開發者只需理解原理即可。建議結合源碼（如 Spring 的?BeanFactory）深入學習反射的應用。