反射入门（Class、Method、Field）

概述

反射（Reflection） 是 Java 在运行时检查或修改类、方法、字段等程序行为的能力。通过反射，可以在编译期未知具体类型的情况下，根据类名加载类、创建实例、调用方法、读写字段。许多框架（如 Spring、JUnit、序列化库）都依赖反射实现「配置驱动」或「约定优于配置」；学习反射有助于理解这类框架的工作原理。

前置建议

已掌握 类与对象、封装与访问修饰符、继承，以及 注解 的基本概念。

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反射的入口：Class 对象

在 Java 中，每个已加载的类在 JVM 里都有且仅有一个 Class 对象，它是反射的入口。要反射操作某个类，首先需要获取它的 Class 实例。

获取 Class 的三种常见方式

方式	适用场景	示例
类名.class	编译期已知类型	String.class、User.class
对象.getClass()	已有对象实例	"hello".getClass()
Class.forName("全限定类名")	类名来自配置或字符串	Class.forName("java.util.ArrayList")

// 1. 类名.class —— 编译期已知类型
Class<String> stringClass = String.class;

// 2. 对象.getClass() —— 已有实例
String s = "hello";
Class<?> c1 = s.getClass();  // 与 String.class 是同一 Class 实例

// 3. Class.forName —— 类名是字符串（可能来自配置文件等）
Class<?> c2 = Class.forName("java.util.ArrayList");

注意

Class.forName("全限定类名") 会抛出受检异常 ClassNotFoundException，必须用 try-catch 或 throws 处理。若类不存在或未在类路径中，会在此处报错。

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通过 Class 获取构造方法、方法与字段

拿到 Class<?> 后，可以获取该类的构造方法、方法和字段，再在运行时调用或访问。

常用 API 一览

• 构造方法：getConstructor(参数类型...)、getDeclaredConstructor(...)、newInstance(...)
• 方法：getMethod("方法名", 参数类型...)、getDeclaredMethod(...)、method.invoke(对象, 实参...)
• 字段：getField("字段名")、getDeclaredField(...)、field.get(对象)、field.set(对象, 值)

带 Declared 的方法会返回本类声明的成员（包括 private），但不包括继承的；不带 Declared 的只返回 public 成员（包括继承的）。

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基本用法

1. 获取并调用构造方法创建实例

通过 getDeclaredConstructor(参数类型...) 获取构造方法，再调用 newInstance(实参...) 创建对象。

import java.lang.reflect.Constructor;

public class ReflectionConstructDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class<?> clazz = Class.forName("java.util.ArrayList");
        // 获取无参构造方法
        Constructor<?> cons = clazz.getDeclaredConstructor();
        Object list = cons.newInstance();
        System.out.println(list);  // []
    }
}

若构造方法带参数，需传入对应的 Class 数组：

// 例如获取 String 的 byte[] 构造方法
Constructor<String> cons = String.class.getDeclaredConstructor(byte[].class);
String s = cons.newInstance(new byte[]{72, 101, 108, 108, 111});

2. 获取并调用方法（Method）

通过 getMethod("方法名", 参数类型...) 或 getDeclaredMethod(...) 得到 Method，再通过 method.invoke(对象, 实参...) 调用。静态方法传入的「对象」可为 null。

import java.lang.reflect.Method;

public class ReflectionMethodDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class<?> clazz = Class.forName("java.util.ArrayList");
        Object list = clazz.getDeclaredConstructor().newInstance();

        // 获取 add(Object) 方法并调用
        Method add = clazz.getMethod("add", Object.class);
        add.invoke(list, "A");
        add.invoke(list, "B");
        System.out.println(list);  // [A, B]

        // 获取 size() 方法并调用（无参）
        Method size = clazz.getMethod("size");
        int n = (Integer) size.invoke(list);
        System.out.println(n);    // 2
    }
}

3. 获取并读写字段（Field）

通过 getField("字段名") 或 getDeclaredField("字段名") 得到 Field。私有字段默认不可访问，需要先 field.setAccessible(true)（会受模块系统与安全管理器约束）。读写使用 field.get(对象) 和 field.set(对象, 值)。

import java.lang.reflect.Field;

public class User {
    private String name;
    private int age;

    public User(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
}

// 在其它类中通过反射读写 User 的私有字段
public class ReflectionFieldDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        User user = new User("张三", 20);
        Class<?> clazz = user.getClass();

        Field nameField = clazz.getDeclaredField("name");
        nameField.setAccessible(true);   // 允许访问 private
        String name = (String) nameField.get(user);
        System.out.println(name);       // 张三

        nameField.set(user, "李四");
        System.out.println(nameField.get(user));  // 李四
    }
}

提示

setAccessible(true) 会破坏封装，仅在对测试、框架或兼容旧代码等场景下合理使用；生产代码中应优先通过正常 API 访问。

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使用示例

示例 1：根据类名创建实例并调用无参方法

适合「类名来自配置」的简单工厂场景。

public static Object createAndCall(String className, String methodName) throws Exception {
    Class<?> clazz = Class.forName(className);
    Object obj = clazz.getDeclaredConstructor().newInstance();
    Method method = clazz.getMethod(methodName);
    return method.invoke(obj);
}

示例 2：列出类的所有公开方法

便于调试或简单工具。

public static void printPublicMethods(Class<?> clazz) {
    for (Method m : clazz.getMethods()) {
        System.out.println(m.getReturnType().getSimpleName() + " " + m.getName());
    }
}

示例 3：通过反射调用私有方法（慎用）

测试或特殊兼容场景下，可能需要对私有方法做可访问性设置后再调用。

Method privateMethod = clazz.getDeclaredMethod("internalHelper", String.class);
privateMethod.setAccessible(true);
Object result = privateMethod.invoke(instance, "arg");

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注意事项

注意

• 性能：反射调用比直接调用慢，且不易被 JIT 优化。高频路径上应避免用反射。
• 封装：setAccessible(true) 会绕过访问检查，破坏封装，仅在有充分理由时使用。
• 类型安全：反射在编译期无法做类型检查，invoke、get、set 的返回值与参数多为 Object，需要强转，易在运行时出现 ClassCastException。

注意

使用 Class.forName 或 getMethod/getDeclaredMethod 时，若类名或方法签名写错，会在运行时抛出 ClassNotFoundException、NoSuchMethodException 等，需做好异常处理或校验配置。

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相关链接

• 注解 — 注解常与反射配合，通过反射读取注解信息
• 常用类（Object、包装类、Math） — getClass() 即获取 Class 的一种方式
• Oracle Java 教程 - 反射
• Java API - java.lang.reflect