反射，是Java程序必会的重要技能，也是开发框架，面试的核心考点之一

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一、反射机制概念

反射，顾名思义，是程序在运行时对自身结构的一种“反思”。在Java中，反射允许我们在代码执行期间动态地分析类、接口、字段和方法等组件，以及进行相应的操作，而这些信息在编译时可能并不完全可知或无需知道。通过反射API，我们可以：

• 获取类的Class对象，它是反射操作的入口。
• 创建类的实例，即使构造器是私有的。
• 访问并操作类的字段（包括私有字段）。
• 调用类的方法（包括私有方法），甚至构造泛型方法调用。
• 获取并操作类的注解。
• 动态处理数组、枚举、泛型、类型转换等。

二、反射原理与类加载机制

Java反射机制的基础是类加载机制。当程序需要使用某个类时，JVM会通过类加载器（ClassLoader）查找对应的.class文件，将其加载到内存中，生成对应的Class对象。这个过程包括加载、验证、准备、解析和初始化五个阶段。一旦类被加载到内存，其Class对象便成为反射操作的入口。

三、反射API与关键类

Java反射API主要包含以下几个关键类：

• java.lang.Class：代表类或接口的类型，是反射操作的起点。每个加载到JVM中的类都有一个与之关联的Class对象。
• java.lang.reflect.Field：代表类的成员变量（字段）。通过Class对象的getFields()、getDeclaredFields()等方法可以获得Field对象，进而访问和修改字段值。
• java.lang.reflect.Method：代表类的方法。通过Class对象的getMethods()、getDeclaredMethods()等方法可以获得Method对象，用于调用方法。
• java.lang.reflect.Constructor：代表类的构造器。通过Class对象的getConstructors()、getDeclaredConstructors()等方法可以获得Constructor对象，用于创建类的新实例。

四、反射应用示例

下面通过示例代码演示如何使用Java反射API进行常见的反射操作：

import java.lang.reflect.*;

// 示例类
public class ExampleClass {
    private String privateField = "private field value";
    public String publicField = "public field value";

    private void privateMethod() {
        System.out.println("Called private method");
    }

    public void publicMethod(String arg) {
        System.out.println("Called public method with argument: " + arg);
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 获取ExampleClass的Class对象
        Class<?> exampleClass = ExampleClass.class;

        // **反射创建对象**
        Constructor<ExampleClass> constructor = exampleClass.getDeclaredConstructor();
        constructor.setAccessible(true); // 允许访问私有构造器
        ExampleClass instance = constructor.newInstance();

        // **反射访问字段**
        Field privateFieldObj = exampleClass.getDeclaredField("privateField");
        privateFieldObj.setAccessible(true); // 允许访问私有字段
        String privateFieldValue = (String) privateFieldObj.get(instance);
        System.out.println("Private field value: " + privateFieldValue);

        Field publicFieldObj = exampleClass.getField("publicField");
        String publicFieldValue = (String) publicFieldObj.get(instance);
        System.out.println("Public field value: " + publicFieldValue);

        // **反射调用方法**
        Method privateMethodObj = exampleClass.getDeclaredMethod("privateMethod");
        privateMethodObj.setAccessible(true); // 允许访问私有方法
        privateMethodObj.invoke(instance); // 调用私有方法

        Method publicMethodObj = exampleClass.getMethod("publicMethod", String.class);
        publicMethodObj.invoke(instance, "反射调用传参"); // 调用公有方法并传参
    }
} 

上述代码首先获取ExampleClass的Class对象，然后利用反射创建对象、访问和修改私有及公有字段，最后调用私有及公有方法。注意，对于非公开的（如私有）成员，需要通过setAccessible(true)方法取消访问检查，否则会抛出IllegalAccessException。

五、反射的优缺点

优点：

• 提供了高度的灵活性和动态性，使得程序可以在运行时根据需要动态地创建对象、调用方法、访问和修改属性，实现更复杂的系统集成、框架设计和代理模式等。
• 支持在编译时未知类型的对象的操作，有利于构建通用的工具类和框架。

缺点：

• 性能开销：反射操作比直接的Java代码执行慢，因为反射涉及到额外的类型检查、安全检查和方法调用间接性。频繁或不必要的反射使用可能导致性能下降。
• 安全性风险：取消访问检查可导致违反封装原则，使原本不可见的私有成员暴露给外部代码，可能破坏类的内部状态或导致安全漏洞。
• 易用性降低：反射代码通常较复杂且不易阅读，错误处理也更为繁琐。过度依赖反射可能导致代码维护困难。
• 兼容性问题：如果依赖反射访问特定版本的类结构，当类结构发生变化时，反射代码可能失效。