反射机制

通过反射机制，可以更深入地控制程序运行过程。例如，可以在运行时检查类、获取类的属性和方法、调用方法、创建对象，还可以逆向控制程序的执行过程。

另外，Java 还提供了 Annotation（注解）功能，可以在类、方法、字段等元素上添加元数据，用于描述程序的结构和行为。

Class 类与 Java 反射

Java 反射（Reflection）是指在运行时动态获取类的信息，并操作类的属性、方法和构造方法。反射的核心类是 Class，它提供了大量 API 用于操作类的结构。

表 通过反射可以访问的 Class 对象的主要描述信息

在通过 getFields() 和 getMethods() 方法依次获得权限为 public 的成员变量和方法时，将包含从父类中继承到的成员变量和方法；而通过 getDeclaredFields() 和 getDeclaredMethods() 方法获得的是当前类中声明的成员变量和方法。

下面提供了三种获取 Class 对象的方式：

• 方式 1：通过对象的 getClass() 方法

Person person = new Person();
Class<?> clazz1 = person.getClass();

• 方式 2：通过类的 .class 语法

Class<?> clazz2 = Person.class;

• 方式 3：通过 Class.forName()

Class<?> clazz3 = Class.forName("com.example.Person");

访问构造方法

Java 反射允许在运行时获取和调用构造方法，包括私有构造方法。

通过下列一组方法访问构造方法时，将返回 Constructor 类型的对象或数组，每个 Constructor 对象代表一个构造方法，利用 Constructor 对象可以操作相应的构造方法。

• getConstructors()：获取所有公共构造方法。
• getConstructors(Class<?>... parameterTypes)：获取特定参数类型的公共构造方法。
• getDeclaredConstructors()：获取所有构造方法（包括私有）。
• getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes)：获取特定参数类型的构造方法。

表 Constructor 类的常用方法

通过 java.lang.reflect.Modifier 类可以解析出 getModifiers() 方法返回值所表示的修饰符信息，在该类中提供了一系列用来解析的静态方法，如 Modifier.isPublic()、Modifier.isPrivate()、Modifier.isProtected()、Modifier.isStatic() 等。

表 Modifier 类的常用的解析方法

例如，判断构造方法是否为私有：

Constructor<?> constructor = clazz.getDeclaredConstructor();
int modifiers = constructor.getModifiers();
if (Modifier.isPrivate(modifiers)) {
    System.out.println("私有构造方法");
}

获取构造方法：

import java.lang.reflect.Constructor;

public class ReflectionDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class<?> clazz = Person.class;

        // 获取所有构造方法（包括私有）
        Constructor<?>[] constructors = clazz.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor<?> constructor : constructors) {
            System.out.println(constructor);
        }

        // 获取特定参数类型的构造方法
        Constructor<?> constructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);
        System.out.println(constructor);
    }
}

调用构造方法：

// 调用公共构造方法
Constructor<?> constructor = clazz.getConstructor(String.class, int.class);
Person person = (Person) constructor.newInstance("Alice", 25);
System.out.println(person);

// 调用私有构造方法
Constructor<?> privateConstructor = clazz.getDeclaredConstructor();
privateConstructor.setAccessible(true);
Person privatePerson = (Person) privateConstructor.newInstance();
System.out.println(privatePerson);

访问成员变量

反射允许访问类的字段（包括 private 修饰的字段）。

通过下面一组方法访问成员变量时，将返回 Field 类型的对象或数组，每个 Field 对象代表一个类的成员变量，利用 Field 对象可以操作相应的成员变量。

• getFields()：获取所有公共成员变量。
• getField(String name)：获取特定名称的公共成员变量。
• getDeclaredFields()：获取所有成员变量（包括私有）。
• getDeclaredField(String name)：获取特定名称的成员变量。

表 Field 类的常用方法

获取成员变量：

import java.lang.reflect.Field;

Class<?> clazz = Person.class;

// 获取所有字段（包括私有字段）
Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();
for (Field field : fields) {
    System.out.println(field);
}

// 获取特定字段
Field nameField = clazz.getDeclaredField("name");
System.out.println(nameField);

修改成员变量：

Person person = new Person("Bob", 30);

// 访问并修改私有字段
Field ageField = clazz.getDeclaredField("age");
ageField.setAccessible(true); // 解除访问限制
ageField.set(person, 35);

System.out.println(person);

访问方法

反射可以获取方法信息，并在运行时调用方法。

通过下列一组方法访问方法时，将返回 Method 类型的对象或数组，每个 Method 对象代表一个类的方法，利用 Method 对象可以操作相应的方法。

• getMethods()：获取所有公共方法。
• getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)：获取特定名称和参数类型的公共方法。
• getDeclaredMethods()：获取所有方法（包括私有）。
• getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)：获取特定名称和参数类型的方法。

在反射中执行具有可变数量参数的构造方法时，需要将入口参数定义成二维数组。

表 Method 类的常用方法

获取方法：

import java.lang.reflect.Method;

Class<?> clazz = Person.class;

// 获取所有方法（包括私有方法）
Method[] methods = clazz.getDeclaredMethods();
for (Method method : methods) {
    System.out.println(method);
}

// 获取特定方法
Method method = clazz.getDeclaredMethod("sayHello");
System.out.println(method);

调用方法：

Person person = new Person("Charlie", 28);

// 调用公共方法
Method method = clazz.getMethod("sayHello");
method.invoke(person);

// 调用私有方法
Method privateMethod = clazz.getDeclaredMethod("secretMethod");
privateMethod.setAccessible(true);
privateMethod.invoke(person);