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.class
  - 2. 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 {@Testvoid testPrivateMethod() throws Exception {Method method = OrderService.class.getDeclaredMethod("validateStock", Long.class);method.setAccessible(true);boolean result = (boolean) method.invoke(orderService, 1001L);assertTrue(result);}
}