一文講透 Java 中的反射
什么是反射
反射是 Java 中的一個特性，它允許程序在運行時獲取自身的信息，并動態地操作類或對象的屬性、方法和構造函數。通過反射，我們可以在事先不知道確切類名的情況下實例化對象、調用方法和設置屬性。
反射機制的核心是Class對象，它代表一個類。Java 虛擬機（JVM）在加載類時會自動創建這個Class對象。
JVM 如何創建一個類
當我們編寫一個類并進行編譯時，編譯器會將其轉換為存儲在.class文件中的字節碼。在類加載過程中，JVM 使用ClassLoader讀取.class文件，將字節碼加載到內存中，并根據這些信息創建相應的Class對象。由于每個類在 JVM 中只加載一次，所以每個類都對應一個唯一的Class對象。
示例：
public class User extends People {
public String name;
private int age;
private static int staticFiled = 10;
private final String sex;
protected String protectedFiled;
static {
System.out.println("靜態方法執行");
}
public User(String name, String sex) {
this.name = name;
this.sex = sex;
}
private void privateMethod() {
System.out.println("我是私有方法");
}
public void publicMethod() {
System.out.println("我是公共方法");
}
}
public class People {
public String publicFiled;
private String privateFiled;
}獲取Class對象的三種方式
(1) 第一種方法通過類名使用.class獲取類對象。這是在編譯時完成的，所以明確指定了類型User，不會導致任何錯誤。使用這種方法獲取對象不會觸發類初始化；只有在訪問類的靜態成員或實例時才會進行初始化。
Class<User> userClass = User.class;實例化一個對象：
User userInstance = userClass.getDeclaredConstructor(String.class, String.class).newInstance("張三", "男");(2) 第二種方法通過對象的getClass()方法獲取類對象。這種方法適用于從已實例化的類對象中獲取類對象。請注意，類型不是User，而是通配符?，因為Class對象是從User的實例中獲取的，實例的具體類型只能在運行時確定，而不是在編譯時。
User user = new User("張三", "男");
Class<?> userClass = user.getClass();實例化一個對象：
Constructor<?> constructor = userClass.getConstructor(String.class, String.class);
User userInstance = (User) constructor.newInstance("張三", "男");(3) 第三種方法使用靜態方法Class.forName()通過全路徑獲取類對象。由于類型只能在運行時知道，所以類型是通配符?。通過這種方法獲取類對象將立即觸發類初始化。
Class<?> userClass = Class.forName("org.example.reflect.entity.User");創建一個實例：
Constructor<?> constructor = userClass.getDeclaredConstructor(String.class, String.class);
User userInstance = (User) constructor.newInstance("張三", "男");在 Java 中訪問對象字段
獲取所有公共字段要獲取所有公共字段，包括從父類繼承的字段，使用getFields()：
Field[] fields = user.getFields();
for (Field field : fields) {
System.out.println(field);
}輸出：
public java.lang.String org.example.reflect.entity.User.name
public java.lang.String org.example.reflect.entity.People.publicField(2) 獲取所有聲明的字段要獲取類中所有聲明的字段，無論其訪問級別如何，使用getDeclaredFields()。這不包括從超類繼承的字段：
Field[] fields = user.getDeclaredFields();
for (Field field : fields) {
System.out.println(field);
}輸出：
public java.lang.String org.example.reflect.entity.User.name
private int org.example.reflect.entity.User.age
private final java.lang.String org.example.reflect.entity.User.sex
protected java.lang.String org.example.reflect.entity.User.protectedField(3) 獲取超類中的字段要獲取超類中的字段，使用getSuperclass()：
Field[] fields = user.getSuperclass().getDeclaredFields();
for (Field field : fields) {
System.out.println(field);
}輸出：
public java.lang.String org.example.reflect.entity.People.publicField
private java.lang.String org.example.reflect.entity.People.privateField(4) 獲取特定字段要通過名稱獲取特定公共字段，使用getField(String name)。對于任何特定字段，無論其訪問級別如何，使用getDeclaredField(String name)。
(5) 處理不存在的字段嘗試訪問不存在的字段不會產生編譯時錯誤，但會在運行時拋出異常：
try {
Field nonExistentField = user.getDeclaredField("nonExistentField");
} catch (NoSuchFieldException e) {
e.printStackTrace();
}輸出：
java.lang.NoSuchFieldException: nonExistentField(6) 設置字段值要設置私有靜態字段的值，首先使其可訪問：
Class<?> userClass = Class.forName("org.example.reflect.entity.User");
Field staticField = userClass.getDeclaredField("staticField");
staticField.setAccessible(true);
System.out.println(staticField.get(null));如果字段是final的，仍然可以修改它：
Field field = userClass.getDeclaredField("sex");
field.setAccessible(true);
field.set(obj, "女生");
System.out.println(field.get(obj));輸出：
女生訪問方法
訪問方法與訪問字段類似：
- getMethods()檢索類及其超類中的所有公共方法。
- getDeclaredMethods()檢索類中所有聲明的方法，無論訪問級別如何。
- getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)按名稱和參數類型檢索特定公共方法。
- getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)按名稱和參數類型檢索特定聲明的方法，無論訪問級別如何。
總結
從上面的示例中可以看出，以Declared為前綴的方法（如getDeclaredField）用于檢索所有字段或方法，無論其訪問級別如何。相比之下，沒有Declared的方法（如getField）僅檢索公共字段或方法。
反射允許繞過訪問控制檢查。用private或final修飾的字段和方法可以被訪問和修改，這破壞了封裝性。因此，應該謹慎使用。
