Java反射原理
Java反射原理
反射原理
反射是 Java 语言中的一个重要特性，它允许程序在运行时动态地获取类的信息并操作类的对象、方法、属性等，其原理主要基于 Java 虚拟机（JVM）对类的加载、存储和访问机制，以下是详细解释：
反射的原理
1. 类的加载与运行时表示
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在 Java 中，当程序启动时，JVM 会负责加载需要的类文件（
.class文件）到内存中。类加载过程包括加载、验证、准备、解析和初始化等阶段。一旦类被加载到内存，JVM 会为其创建一个对应的Class对象来表示该类在运行时的状态。这个Class对象就像是类的一个 “镜像”，它包含了类的所有元数据信息，如类名、父类信息、接口信息、字段信息、方法信息、构造函数信息等。
2. 通过Class对象获取类信息
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反射机制就是通过获取这个
Class对象来进一步挖掘类的各种信息。例如，可以通过Class对象的getDeclaredFields()方法获取类的所有声明字段（包括私有字段），通过getDeclaredMethods()方法获取类的所有声明方法（包括私有方法），通过getConstructors()方法获取类的所有公共构造函数等。这些方法返回的分别是Field、Method、Constructor等类型的数组，每个元素对应着类中的一个具体字段、方法或构造函数。
3. 动态操作类的实例、方法和属性
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在获取到类的相关信息后，反射就可以进一步实现对类的动态操作。比如，要创建一个类的实例，可以使用
Class对象的newInstance()方法（在 Java 9 及以后版本，更推荐使用getDeclaredConstructor()结合newInstance()来创建实例，以处理更复杂的构造函数情况）。对于获取到的Method对象，可以通过调用其invoke()方法来动态地执行该方法，传入相应的参数就可以实现像在正常代码中调用方法一样的效果，只是这里是在运行时动态进行的。同样，对于Field对象，可以通过get()和set()方法来获取和设置类实例中的字段值，即使是私有字段也可以通过设置Accessible属性为true来突破访问限制进行操作。
和new创建对象的区别
虽然通过反射和使用 new 关键字创建对象最终都能获取到代表类的 Class 对象，但它们在很多方面存在明显区别，以下是详细介绍：
1. 创建对象的时机和灵活性
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使用
new关键字：-
创建对象的时机是在代码编译阶段就基本确定了。当你在代码中编写
new关键字来创建某个类的实例时，编译器在编译过程中就知道要创建这个类的对象，并且会按照类的定义和构造函数的要求来生成相应的字节码指令，以便在程序运行时直接执行这些指令来创建对象。例如：MyClass myObj = new MyClass();，在编译时就确定了要创建MyClass类的对象。 -
灵活性相对较低。因为是在编译时就确定了要创建的对象类型，所以如果在运行时需要根据不同的条件创建不同类型的对象，使用
new就会比较麻烦。比如，你想根据用户的输入来决定创建A类还是B类的对象，单纯依靠new关键字就难以实现，需要编写大量的条件判断代码来分别处理不同情况。
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使用反射机制：
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创建对象的时机是在运行时动态确定的。反射可以根据程序运行过程中的各种条件（如用户输入、配置文件信息、运行时环境变化等）来决定是否创建对象以及创建哪种类型的对象。例如，通过
Class.forName("com.example.MyClass").newInstance();（这里只是简单示例，实际应用可能更复杂），可以在运行时根据字符串形式的类名（这里是"com.example.MyClass"）来动态创建该类的对象，这种方式允许在运行时灵活地根据不同情况做出决策。 -
具有很高的灵活性。反射能够在运行时根据不同的需求动态地创建不同类型的对象，无需在编译时就确定具体要创建的对象类型。这对于一些需要根据运行时情况进行动态调整的应用场景，如插件式架构、动态加载类库等，非常有用。
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2. 访问权限控制
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使用
new关键字：-
当使用
new关键字创建对象时，只能访问类的公共构造函数和公共成员（属性和方法）。如果类的构造函数或成员是私有的、受保护的或默认访问权限（即没有显式声明访问权限，在同一个包内可访问），在使用new创建对象后，从外部是无法直接访问这些具有受限访问权限的部分的。例如，对于一个有私有构造函数的类，如：
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class PrivateConstructorClass {
private PrivateConstructorClass() {
}
}
试图用 new 关键字创建这个类的对象时，会因为无法访问私有构造函数而导致编译错误。
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使用反射机制：
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反射在一定程度上可以突破访问权限的限制。通过反射，即使类的构造函数、属性或方法是私有的，也可以通过设置相应的可访问标志（如
Field、Method、Constructor对象的setAccessible(true)方法）来访问这些受限部分。例如，对于上面那个有私有构造函数的类，可以通过反射这样来创建对象：
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import java.lang.reflect.Constructor;
class Main {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Class<?> clazz = PrivateConstructorClass.class;
Constructor<?> constructor = clazz.getDeclaredConstructor();
constructor.setAccessible(true);
PrivateConstructorClass obj = (PrivateConstructorClass) constructor.newInstance();
}
}
在上述代码中，通过反射获取到私有构造函数，并设置其可访问标志为 true，然后就可以成功创建该类的对象。
3. 对类的了解程度要求
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使用
new关键字：-
在使用
new关键字创建对象时，编译器需要在编译时就对要创建对象的类有完整的了解。这意味着在编译代码时，必须已经存在该类的定义（要么在同一个项目中已经导入了该类，要么在类路径上可以找到该类的字节码文件），并且编译器能够根据类的定义准确地生成创建对象的字节码指令。例如，如果要创建一个MyClass类的对象，在编译时就需要知道MyClass的类名、构造函数的形式、成员的类型等信息。
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使用反射机制：
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反射可以在对类的了解相对较少的情况下进行操作。只需要知道类的名称（以字符串形式）或者能够获取到代表类的
Class对象，就可以通过反射来对类进行一些基本的操作，如获取类的部分信息（如字段、方法等）、创建对象等。例如，通过Class.forName("com.example.MyClass")，只需要知道类的全限定类名，就可以尝试获取该类的Class对象，进而进行后续的反射操作，而不需要在编译时就对该类的所有细节有深入的了解。
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4. 性能方面
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使用
new关键字：-
通常情况下，使用
new关键字创建对象的性能相对较好。因为在编译时就确定了创建对象的方式和流程，在运行时只需要按照预定义的字节码指令执行即可，不需要进行额外的查找、分析等操作。例如，在频繁创建同一类型对象的场景下，如循环中创建多个MyClass类的对象，使用new关键字创建的速度会比较快。
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使用反射机制：
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反射的性能相对较差。由于反射是在运行时动态地获取类信息、创建对象、执行方法等操作，这涉及到较多的查找、分析和动态调用等过程，会消耗更多的资源和时间。例如，同样是创建多个
MyClass类的对象，如果使用反射机制（如通过Class.forName("com.example.MyClass").newInstance();），相比使用new关键字，会花费更多的时间和可能占用更多的资源，尤其是在对性能要求较高的场景下，反射的性能劣势会更加明显。
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综上所述，反射和使用 new 关键字创建对象虽然都能与类的 Class 对象产生关联，但它们在创建对象的时机、灵活性、访问权限控制、对类的了解程度要求以及性能等方面存在显著差异，在实际应用中应根据具体的需求和场景选择合适的方式来创建对象。
原文地址：https://blog.csdn.net/qq_62097431/article/details/143415392
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