反射，顧名思義，它是一種逆向的操作。就好像人在照鏡子的時候，正是由于光的反射，才能看到鏡子中的自己。而在Java中，反射功能就好比是一面鏡子，通過它，我們可以在程序運行過程中看到Class以及對象的相關信息。

在以往的經驗中，當我們需要完成某些操作，往往是在編譯之前完成，比如根據創建對象、讀取屬性、設置屬性；我們把這些程序編寫完之后編譯器會將之編譯為class文件，然后直接在虛擬機中運行就可以了，大部分情況確實是這樣，這也是為什么Java是"靜態語言"。

但是我們卻可以通過反射來完成在動態語言中才能做到的一些操作，比如首先第一步，通過反射獲取某個.class文件的結構信息。

示例如下：

/** * 蝙蝠俠 */public class Batman { public Batman(String name,int age,String power){ this.name = name; this.age = age; this.power = power; } //蝙蝠俠的名字 private String name; //蝙蝠俠的年齡 private int age; //蝙蝠俠的超能力 private String power; public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public int getAge() { return age; } public void setAge(int age) { this.age = age; } public String getPower() { return power; } public void setPower(String power) { this.power = power; } /** 跟小貓談戀愛 */ private void beInLove(){ System.out.println("蝙蝠俠正在跟小貓談戀愛"); } /** 教訓小丑 */ public void work(){ System.out.println("蝙蝠俠正在教訓小丑"); } private void workWithGordon(String name){ System.out.printf("蝙蝠俠正在和%s一起教訓小丑",name); }}復制代碼

//測試類public class ReflectTest { public static void main(String[] args) { Class cls = Batman.class; //1.獲取class中的所有屬性，包括全局屬性和局部屬性 Field[] fields = cls.getDeclaredFields(); System.out.println("屬性："); for (Field f : fields) { System.out.println(f); } System.out.println("方法："); //獲取class中的所有方法 Method[] mets = cls.getDeclaredMethods(); for (Method met : mets) { System.out.println(met); } System.out.println("構造器："); //獲取class中的所有構造器 Constructor[] cons = cls.getDeclaredConstructors(); for (Constructor c : cons) { System.out.println(c); } }}復制代碼

運行結果：
屬性：
private java.lang.String day2.demo2.Batman.name private int day2.demo2.Batman.age private java.lang.String day2.demo2.Batman.power
方法：
public int day2.demo2.Batman.getAge() public void day2.demo2.Batman.setAge(int) public java.lang.String day2.demo2.Batman.getPower() public void day2.demo2.Batman.setPower(java.lang.String) public java.lang.String day2.demo2.Batman.getName() public void day2.demo2.Batman.setName(java.lang.String)
構造器：
public day2.demo2.Batman(java.lang.String,int,java.lang.String)

java程序在運行時，虛擬機在加載類時，會為這個類創建一個Class對象，用來表示這個類的信息?？梢酝ㄟ^類名.class、Class.forName("類名")、Object.getClass等方式獲取到一個Class對象，這個對象記錄了類的信息，通過它可以逆向獲取類的結構。

在示例中，通過Class對象中方法的調用，獲取了Batman類中的所有屬性、方法、構造器，但是反射的功能遠不止于此，比如通過上述三個方法獲取到的Field、Method、Constructor數組對象完成進一步的操作：

public class ReflectTest { public static void main(String[] args) { Class cls = Batman.class; Field[] fields = cls.getDeclaredFields(); System.out.println("屬性："); System.out.println("訪問修飾符：" Modifier.toString(fields[0].getModifiers())); System.out.println("是否靜態的：" Modifier.isStatic(fields[0].getModifiers())); System.out.println("是否為public：" Modifier.isPublic(fields[0].getModifiers())); System.out.println("是否常量：" Modifier.isFinal(fields[0].getModifiers())); System.out.println("方法："); Method[] mets = cls.getDeclaredMethods(); System.out.println("是否為本地方法：" Modifier.isNative(mets[0].getModifiers())); System.out.println("是否為抽象方法：" Modifier.isAbstract(mets[0].getModifiers())); System.out.println("是否為接口：" Modifier.isInterface(mets[0].getModifiers())); System.out.println("是否線程同步：" Modifier.isSynchronized(mets[0].getModifiers())); System.out.println("構造器："); Constructor[] cons = cls.getDeclaredConstructors(); System.out.println("是否公有：" Modifier.isPublic(cons[0].getModifiers())); /** * ... * */ }}復制代碼

以上這些都是直接對Class類的操作，其實java反射也同樣支持對運行中的對象的操作，甚至可以修改對象中屬性的值。

示例代碼：

public class ReflectTest { public static void main(String[] args) throws IllegalAccessException { Batman batman = new Batman("布魯斯韋恩",27,"有錢"); Class cls = batman.getClass(); Field[] fields = cls.getDeclaredFields(); /**獲取第一個屬性name的值，由于是private屬性， 所以會報IllegalAccessException異常，很顯然是與權限有關*/ try { var name = fields[0].get(batman); System.out.println(name); }catch (IllegalAccessException e){ //這里通過一個方法設置可訪問對象的可訪問標志 fields[0].setAccessible(true); var name = fields[0].get(batman); System.out.println(name); } //但是這里設置的只是數組中第一個屬性的訪問權限，下面這句話依然會報錯 try { var name = fields[1].get(batman); System.out.println(name); }catch (IllegalAccessException e){ //所以通過下面的方法對整個數組對象的訪問權限進行設置 AccessibleObject.setAccessible(fields,true); var age = fields[1].get(batman); var power = fields[2].get(batman); System.out.println(age); System.out.println(power); } //修改fields[2]的值 fields[2].set(batman,"哥譚首富"); System.out.println("超能力：" batman.getPower()); }}復制代碼

運行結果：
布魯斯韋恩
27
有錢
超能力：哥譚首富

通過調用對象的getClass()方法獲取這個類唯一的Class對象，再通過獲取到field對象的get(obj)方法獲取到這個field的值（當然如果屬性是私有的，還需要使用setAccessible方法設置訪問標志），并且不僅可以獲取，還能通過其set(obj,val)方法重新設置這個屬性的值。而這一切都是在程序運行期間完成的，成功的通過反射修改了對象中的屬性。

至此，已經實現了通過反射來查看類的信息、對象的屬性以及設置對象的屬性。那么如何通過反射來調用方法以及構造器呢？

示例代碼：

public class ReflectTest { public static void main(String[] args) throws IllegalAccessException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, NoSuchFieldException, InstantiationException { Class cls = Batman.class; //通過反射調用構造器創建蝙蝠俠對象 Batman batman = (Batman) cls.getDeclaredConstructor(String.class,int.class,String.class).newInstance("蝙蝠俠", 27, "有錢"); Method method = cls.getDeclaredMethod("beInLove"); //因為beInLove()方法是私有的，所以需要設置以下權限 method.setAccessible(true); method.invoke(batman); Method work = cls.getDeclaredMethod("work"); //work方法不是private的，不需要設置權限 work.invoke(batman); //調用帶參數的方法 Method workWithGordon = cls.getDeclaredMethod("workWithGordon", String.class); //私有方法依然要設置權限 workWithGordon.setAccessible(true); workWithGordon.invoke(batman,"Gordon"); }}復制代碼

至此，就完成了方法及構造方法的調用。需要注意的是，若調用了一個帶返回值的方法，如果返回值類型是基本類型，invoke方法會返回其包裝類型，如int返回Integer、double返回Double。

另外，java.lang.reflect包中還提供了一個很好用的類Array，ArrayList中的數組擴容就使用到了這個類。

示例代碼：

public class ReflectTest { public static void main(String[] args) throws IllegalAccessException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, NoSuchFieldException, InstantiationException { //假如我想創建一個數組 String[] strs = {"bruce","jack","jerry"}; strs = (String[]) copyOf(strs,10); } //現在我想寫一個方法來為泛型數組擴容 public static Object[] CopyOf(Object[] obj,int nlength){ var newArray = new Object[nlength]; System.arraycopy(obj,0,newArray,0,Math.min(obj.length,nlength)); return newArray; }}復制代碼

運行結果：Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException

這段代碼看起來好像沒有問題，通過Object超類接收任意類型的數組。但是有一個細節問題，當創建一個數組然后將其轉為Object[]，再把它從Object[]轉回來是沒有問題的，但是如果直接創建一個Object[]轉成目標類型的數組是會出錯的。所以上述代碼無法完成泛型數組的擴容。

現在對代碼做一些改進，示例代碼：

public class ReflectTest { public static void main(String[] args) throws IllegalAccessException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, NoSuchFieldException, InstantiationException { //假如我想創建一個數組 String[] strs = {"bruce","jack","jerry"}; strs = (String[]) CopyOf(strs,10); System.out.println(strs.length); } //現在我想寫一個方法來為泛型數組擴容 public static Object CopyOf(Object obj,int nlength){ Class cls = obj.getClass(); if(!cls.isArray()) return null; //獲取數組的類型 Class type = cls.getComponentType(); //獲取數組的長度 int length = Array.getLength(obj); //通過Array.newInstance創建一個泛型數組，類型通過參數指定 Object newArray = Array.newInstance(type,nlength); System.arraycopy(obj,0,newArray,0,Math.min(length,nlength)); return newArray; }}復制代碼

運行結果：10

這次程序成功運行，并且成功為數組擴容。最主要的原因是代碼中的關鍵方法，Array類的靜態方法newInstance，這個方法能夠返回一個有給定類型，給定大小的新數組，而不是一個簡單的Object[]。

總結：反射機制可以在運行時查看、操作字段和方法。但是不應該濫用反射，因為反射在編譯階段無法查找出錯誤，如果存在問題，往往到了運行時才會發現。JVM無法對反射的相關代碼做優化，所以效率相對低。并且反射可能導致程序不安全。

作者：現在沒有牛仔了
鏈接：https://juejin.cn/post/7228967103349080120