Java反射机制详解

什么是Java反射

Java反射机制是指在程序运行过程中，通过获取对象的类信息，来操作改变对象的方法和属性。它能够使得程序在运行时才能得到要操作的类的相关信息，而不是在编写代码时就必须确定类的信息。Java反射机制主要由Java.lang.refect 包中的类和接口组成。

反射的优缺点

优点：

1. 运行时动态地操作和处理类的属性和方法，增加了程序的灵活性；
2. 提高了代码的可扩展性；
3. 可以执行一些在编译期间无法完成的操作，如动态代理、框架开发等。

缺点：

1. 由于反射会在运行时获取方法、属性等类信息，因此会牺牲一定的性能；
2. 反射会使程序的安全性降低，因为敏感操作可以不经过Java访问控制检查。

使用反射的流程

使用反射还需要遵循一定的流程：

1. 获取Class类对象；
2. 创建类实例；
3. 获取一个方法；
4. 调用方法。

获取Class类对象

获取Class类对象的方法有许多种，例如对象.getClass()、Class.forName()和类名.class等。

• 使用对象.getClass()方法获取Class对象

public class Person {
  private String name;
  private int age;
}
Person person = new Person();
Class clazz = person.getClass();

• 使用Class.forName()方法获取Class对象

try {
  Class clazz = Class.forName("com.example.Person");
} catch(ClassNotFoundException e) {
  e.printStackTrace();
}

• 使用类名.class获取Class对象

Class clazz = Person.class;

创建类实例

通过Class类对象创建类实例一共有三种方式：

1. 使用Class类的newInstance()方法
2. 使用Constructor类的newInstance()方法
3. 使用Object类的clone()方法

public class Person {
  private String name;
  private int age;
}

Class clazz = Person.class;
Person person1 = (Person)clazz.newInstance();

Constructor constructor = clazz.getConstructor();
Person person2 = (Person)constructor.newInstance();

Person person3 = new Person();
Person person4 = (Person)person3.clone();

获取一个方法

获取一个方法只需要使用Class类对象中的方法即可。其中，getMethod()方法用于获取公共的方法，getDeclaredMethod()方法可以获取所有的方法，包括私有方法。

public class Person {
  public void sayHello() {
    System.out.println("Hello, World!");
  }
}

Class clazz = Person.class;
Method method = clazz.getDeclaredMethod("sayHello");

调用方法

通过Method类对象的invoke()方法可以调用一个方法，需要传入实例对象和方法的参数。

public class Person {
  public void sayHello(String name) {
    System.out.println("Hello, " + name + "!");
  }
}

Class clazz = Person.class;
Method method = clazz.getDeclaredMethod("sayHello", String.class);

Person person = new Person();
method.invoke(person, "Tom");

示例1：使用反射机制调用私有方法

public class Person {
  private void sayHello() {
    System.out.println("Hello, World!");
  }
}

Class clazz = Person.class;
Method method = clazz.getDeclaredMethod("sayHello");
method.setAccessible(true);

Person person = new Person();
method.invoke(person);

在这个示例中，我们使用了getDeclaredMethod()方法获取了Person类中的 sayHello() 方法。在Normal情况下，该方法是私有的，如果不设置setAccessible()方法为true，invoke()方法将会抛出IllegalAccessException异常。

示例2：使用反射机制访问private成员

public class Person {
  private String name = "Tom";
}

Class clazz = Person.class;
Person person = new Person();
Field field = clazz.getDeclaredField("name");
field.setAccessible(true);
System.out.println(field.get(person));

在这个示例中，我们使用了getDeclaredField()方法获取了Person类中的name成员变量。在正常情况下，该成员变量是私有的，如果不设置setAccessible()方法为true，get()方法将会抛出IllegalAccessException异常。

总结

Java反射机制可以实现灵活的动态操作，但也会牺牲一定的性能和安全性。在使用时需要注意遵循流程，同时对于私有方法和成员变量访问时需要设置setAccessible()方法为true，才能够正常访问。