Java程式設計：一步步教你如何深入瞭解神秘的Java反射機制

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定義：Java語言中 一種 動態（執行時） 訪問、檢測 & 修改它本身的能力

作用：動態（執行時）獲取 類的完整結構資訊 & 呼叫物件的方法

類的結構資訊包括：變數、方法等

正常情況下，Java類在編譯前，就已經被載入到JVM中；而反射機制使得程式執行時還可以動態地去操作類的變數、方法等資訊

2.1 優點

靈活性高。因為 反射屬於動態編譯 ，即只有到執行時才動態建立 &獲取物件例項。

編譯方式說明：

1. 靜態編譯：在編譯時確定型別 & 繫結物件。如常見的使用new關鍵字建立物件

2. 動態編譯：執行時確定型別 & 繫結物件。動態編譯體現了Java的靈活性、多型特性 & 降低類之間的藕合性

2.2 缺點

執行效率低

因為反射的操作 主要透過JVM執行，所以時間成本會 高於 直接執行相同操作

因為介面的通用性，Java的invoke方法是傳object和object[]陣列的。基本型別引數需要裝箱和拆箱，產生大量額外的物件和記憶體開銷，頻繁促發GC。

編譯器難以對動態呼叫的程式碼提前做最佳化，比如方法內聯。

反射需要按名檢索類和方法，有一定的時間開銷。

容易破壞類結構

因為反射操作饒過了原始碼，容易干擾類原有的內部邏輯

動態獲取 類檔案結構資訊（如變數、方法等） & 呼叫物件的方法

常用的需求場景有：動態代理、工廠模式最佳化、Java JDBC資料庫操作等

下文會用實際例子詳細講解

4.1 Java反射機制提供的功能

4.2 實現手段

反射機制的實現 主要透過 操作java.lang.Class類

下面將主要講解 java.lang.Class 類

4.2.1 java.lang.Class 類

定義：java.lang.Class類是反射機制的基礎

作用：存放著對應型別物件的 執行時資訊

每種型別的Class物件只有1個 = 地址只有1個

Java反射機制的實現除了依靠Java.lang.Class類，還需要依靠：Constructor類、Field類、Method類，分別作用於類的各個組成部分：

4.3 使用步驟

在使用Java反射機制時，主要步驟包括：

1. 獲取 目標型別的Class物件

2. 透過 Class 物件分別獲取Constructor類物件、Method類物件 & Field 類物件

3. 透過 Constructor類物件、Method類物件 & Field類物件分別獲取類的建構函式、方法&屬性的具體資訊，並進行後續操作

下面，我將詳細講解每個步驟中的使用方法。

步驟1：獲取 目標型別的Class物件

此處額外講一下java.lang.reflect.Type類

java.lang.reflect.Type是 Java中所有型別的父介面

這些型別包括:

之間的關係如下

步驟2：透過 Class 物件分別獲取Constructor類物件、Method類物件 & Field 類物件

步驟3：透過 Constructor類物件、Method類物件 & Field類物件分別獲取類的建構函式、方法 & 屬性的具體資訊 & 進行操作

至此，關於Java反射機制的步驟說明已經講解完畢。

4.4 特別注意：訪問許可權問題

背景

反射機制的預設行為受限於Java的訪問控制

如，無法訪問（ private ）私有的方法、欄位

衝突

Java安全機制只允許檢視任意物件有哪些域，而不允許讀它們的值

若強制讀取，將丟擲異常

解決方案

脫離Java程式中安全管理器的控制、遮蔽Java語言的訪問檢查，從而脫離訪問控制

具體實現手段：使用Field類、Method類 & Constructor類物件的setAccessible()