反射 | zenith-docs

什么是反射

反射机制大概在 20 世纪 70 年代出现在 LISP 语言中，随后在 SmartTalk 发扬光大，允许程序员通过发送消息来操作对象的内部状态。

而 Java 是在 1996 年的版本中引入反射 API 的，是的程序可以在运行时获取和操作类的信息。它是一组 API，定义在 java.lang.reflect 包中。

此外，很多动态类型的语言中，也引入了反射机制，比如 PHP、Python 等。

反射API示例

下面将会对一些常见的场景，给出一些示例，比如说获取类的信息、动态创建对象、调用方法和访问字段、注解的处理、动态代理等。为了测试，我们先编写一个测试的类:

public class Cat {
    public String name = "tom";
    public void printName() {
        System.out.println(name);    
    }
}

获取类的信息

获取类的信息如下:

// 获取类的 Class 对象
Class<?> clazz = Cat.class;
// 获取类的名称
System.out.println("clazz.getName() = " + clazz.getName());

获取方法的信息如下:

for (Method method : clazz.getMethods()) {
    // output：printName、equals、toString、getClass、hashCode、wait、notify、notifyAll
    System.out.println("method.getName() = " + method.getName());
}

获取字段信息:

for (Field field : clazz.getFields()) {
    // output: name
    System.out.println("field.getName() = " + field.getName());
}

动态创建对象

动态创建对象，需要先获得反射对象的构造器，然后使用构造器去创建一个新的实例:

Class<?> clazz = Cat.class;
Constructor<?> constructor = clazz.getConstructor();
Cat cat= (Cat)constructor.newInstance();
cat.printName();    // output: tom

在示例中，我们动态地创建了对象，并调用了printName() 方法。

解析注解

下面的示例演示了如何解析注解:

if (method.isAnnotationPresent(MyAnnotation.class)) {
    // 获取注解对象
    MyAnnotation annotation = method.getAnnotation(MyAnnotation.class);
    // 解析注解的属性值
    String value = annotation.value();
}

反射的性能

在 Python 之禅中有着重提出了“优美胜于丑陋、明确胜于晦涩、简洁胜于复杂”。在编程中，可读性是我们首要考虑的问题，其次才是性能问题。对反射的性能的考虑也是建立在这个基础上的。

然后要考虑使用的场合，在框架类库开发、动态配置和扩展性的代码中，使用反射是非常有帮助的。而在一般的业务中，需要避免过度设计、过度使用反射的情况，除了会引入不必要的性能开销之外，还会增加代码的抽象程度，降低代码的可读性。

如果是非常在性能的情况下，可以使用代替方案，比如代码生成、字节码操作或者使用动态代理等。

总结

通过反射，我们可以在运行时获取和操作类的信息，而不需要在编译时明确知道类的具体细节。这为我们提供了更大的灵活性和动态性。

在示例中，我们展示了如何使用反射API获取类的信息和动态创建对象。通过Class对象，我们可以获取类的名称、方法信息和字段信息。通过Constructor对象，我们可以实例化对象并调用构造函数。

反射在实际编程中有许多应用场景。例如，当我们需要根据用户的输入动态创建对象时，反射提供了一种便捷的方式。它还可以用于处理注解、动态代理、配置文件解析等。

然而，反射也有一些注意事项。由于反射是在运行时进行的，相对于直接调用方法或访问字段，它的性能开销较大。因此，在性能要求高的场景下，应谨慎使用反射，并考虑其他替代方案。