Java反射：动态操作类的秘密武器

Java反射机制允许程序在运行时获取类的元信息并动态操作对象，这种能力为框架开发、动态代理等场景提供了强大的技术支持。本文将深入解析Java反射的核心概念与应用。

一、反射机制是java里动态操作类的秘密武器

简单思考三个问题：

在spring开发中，在类上添加@Service或@Component等注解，使用时直接注入这个类的对象就可以调用，并不会报错空指针，why？
为什么mybatis框架中，我们定义一个接口（interface)，且没有实现类，使用时直接注入这个接口类的对象就可以调用，并不会报错空指针而且还有实现逻辑，why？
在方法上加上@Transaction，能在调用时判断是否需要开启事务，why？

二、类的元数据

在java基础里，有详细介绍类、方法、字段（成员变量），以及很多修饰符：public、protected、static、private、注解等等，不做赘述。这里通过E-R图（实体关系）来描述类的元数据里的抽象世界。
在这里插入图片描述

2.1 Class对象

每个类在JVM中都对应一个Class对象，可通过三种方式获取：

Class<?> clazz1 = String.class;
Class<?> clazz2 = Class.forName("java.lang.String");
Class<?> clazz3 = "".getClass();

2.2 成员变量

// 获取所有public字段（包括继承）
Field[] publicFields = clazz.getFields();

// 获取所有字段（包括私有）
Field[] allFields = clazz.getDeclaredFields();

// 获取指定字段
Field nameField = clazz.getDeclaredField("name");

2.3 方法操作

// 获取public方法（包含继承）
Method[] publicMethods = clazz.getMethods();

// 获取所有声明方法
Method[] allMethods = clazz.getDeclaredMethods();

// 获取指定方法
Method method = clazz.getDeclaredMethod("calculate", int.class, double.class);

2.4 方法参数

Parameter[] parameters = method.getParameters();
for (Parameter param : parameters) {
    System.out.println(param.getName() + ": " + param.getType());
}

2.5 注解处理

// 类注解
Annotation[] classAnnotations = clazz.getAnnotations();

// 字段注解
Field field = clazz.getDeclaredField("name");
MyAnnotation fieldAnnotation = field.getAnnotation(MyAnnotation.class);

// 方法注解
Method method = clazz.getMethod("toString");
Annotation[] methodAnnotations = method.getAnnotations();

三、反射创建实例

3.1.无参构造（已过时）

User user = (User) clazz.newInstance();

3.2 推荐构造器方式

Constructor<?> constructor = clazz.getConstructor(String.class, int.class);
Object instance = constructor.newInstance("John", 30);

四、动态操作对象

4.1 修改字段值

User user = new User();
Field nameField = User.class.getDeclaredField("name");
nameField.setAccessible(true); // 突破私有访问限制
nameField.set(user, "Alice");

4.2 执行方法

Method method = User.class.getDeclaredMethod("setName", String.class);
method.invoke(user, "Bob");

// 私有方法调用
Method privateMethod = User.class.getDeclaredMethod("internalProcess");
privateMethod.setAccessible(true);
privateMethod.invoke(user);

五、主流反射工具类

5.1 Apache Commons Lang

// 快速创建实例
User user = ConstructorUtils.invokeConstructor(User.class, "param");

// 简化方法调用
MethodUtils.invokeMethod(user, "setName", "Charlie");

5.2 Spring 框架

// 安全处理反射异常
ReflectionUtils.doWithFields(User.class, field -> {
    field.setAccessible(true);
    // 字段处理逻辑
});

// 方法回调
ReflectionUtils.doWithMethods(User.class, method -> {
    // 方法过滤处理
});

六、反射的应用与注意事项

典型应用场景：

框架设计（如Spring IOC）
动态代理（AOP实现）
序列化/反序列化
单元测试框架

七、结语

以上是java反射所有基本概念和详细的语法使用案例，在框架设计中一般不单独使用，主要结合注解以及动态代理，实现自动化的封装逻辑，把业务逻辑和底层技术逻辑彻底解耦。后续会逐一讲述注解、动态代理的实际项目实战应用，欢迎点赞关注+收藏。