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反射与注解

9/6/26JavaJava基础About 4 min

反射（Reflection）

反射是 Java 在运行期动态获取类信息（构造器、方法、字段）并操作类成员的机制。普通编码在编译期就知道要操作哪个类，而反射允许程序在运行时通过类的全限定名来加载、探查和使用类，是很多框架（Spring、MyBatis、Jackson）的基石。

获取 Class 对象的三种方式

// 1. 类名.class（编译期已知，不会触发类初始化）
Class<?> c1 = String.class;

// 2. 对象.getClass()
String s = "";
Class<?> c2 = s.getClass();

// 3. Class.forName（最常用，按全限定名加载，会触发类初始化）
Class<?> c3 = Class.forName("java.lang.String");

System.out.println(c1 == c2 && c2 == c3); // true，同一个类的 Class 对象全局唯一

常用反射 API

Class<?> clazz = Class.forName("com.example.User");

// 构造器
Constructor<?> ctor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);
ctor.setAccessible(true);                 // 突破 private
Object obj = ctor.newInstance("Tom", 18);

// 方法
Method m = clazz.getDeclaredMethod("sayHello", String.class);
m.setAccessible(true);
m.invoke(obj, "World");

// 字段
Field f = clazz.getDeclaredField("name");
f.setAccessible(true);
f.set(obj, "Jerry");
Object name = f.get(obj);
API作用说明
getConstructor(...) / getDeclaredConstructor(...)获取构造器Declared 可获取 private，不含父类
newInstance()创建实例JDK 9 后建议用 Constructor.newInstance
getMethod(...) / getDeclaredMethod(...)获取方法getMethod 仅 public 且含继承的方法
getField(...) / getDeclaredField(...)获取字段同上
setAccessible(true)关闭访问检查可操作 private 成员，但破坏封装

反射的优缺点

  • 优点：极高的灵活性和扩展性，实现通用框架、动态代理、依赖注入、序列化等。
  • 缺点：
    • 性能开销：反射调用涉及运行时解析，比直接调用慢（JVM 难以内联优化）。
    • 安全与封装：setAccessible(true) 可绕过访问修饰符；受安全管理器限制。
    • 可维护性：绕过了编译期类型检查，错误只能到运行时暴露。

动态代理

反射的重要应用之一是动态代理：在运行时为接口动态生成代理类，把方法调用转发给 InvocationHandler。

interface Service {
    void hello(String name);
}

class RealService implements Service {
    public void hello(String name) { System.out.println("Hello " + name); }
}

// 调用处理器
class LogHandler implements InvocationHandler {
    private final Object target;
    LogHandler(Object target) { this.target = target; }

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        System.out.println("before " + method.getName());
        Object result = method.invoke(target, args);
        System.out.println("after " + method.getName());
        return result;
    }
}

public class ProxyDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Service real = new RealService();
        Service proxy = (Service) Proxy.newProxyInstance(
                Service.class.getClassLoader(),
                new Class<?>[]{Service.class},
                new LogHandler(real));
        proxy.hello("Java"); // 在调用前后自动打印日志
    }
}

动态代理的限制

Proxy.newProxyInstance 只能代理接口。若要代理类（无接口），需使用 CGLIB 等基于字节码的技术（通过继承 + 方法拦截实现）。

注解（Annotation）

注解是一种元数据，本身对代码逻辑无直接影响，但可被编译器、框架在编译期或运行期读取并据此执行特定逻辑。

内置注解

  • @Override：标记方法重写父类方法，编译期校验签名正确。
  • @Deprecated：标记过时元素，使用时编译器警告。
  • @SuppressWarnings：抑制指定编译器警告。
  • @FunctionalInterface：标记函数式接口（仅一个抽象方法）。

元注解（修饰注解的注解）

元注解作用
@Target指定注解可作用的位置（TYPE/METHOD/FIELD/PARAMETER 等）
@Retention指定保留策略（SOURCE/CLASS/RUNTIME）
@Documented注解是否包含在 JavaDoc 中
@Inherited子类是否继承父类的注解
@Repeatable注解是否可以重复声明（JDK 8+）

@Retention 的三种策略：

  • SOURCE：仅保留在源码，编译后丢弃（如 @Override）。
  • CLASS：保留到字节码，但运行时不可见（默认）。
  • RUNTIME：保留到运行时，可通过反射读取（最常用，框架注解多为该策略）。

自定义注解 + 反射解析

import java.lang.annotation.*;

@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Log {
    String value() default "";
    int level() default 1;
}

class Demo {
    @Log(value = "用户登录", level = 2)
    public void login() { }
}

public class AnnotationParser {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Method method = Demo.class.getMethod("login");
        if (method.isAnnotationPresent(Log.class)) {
            Log log = method.getAnnotation(Log.class);
            System.out.println(log.value() + ", level=" + log.level());
        }
    }
}

反射 + 注解 的典型场景

  • 依赖注入：Spring 扫描 @Component/@Autowired 并反射创建、装配 Bean。
  • ORM 映射：Hibernate/JPA 读取 @Table/@Column 把对象与数据库表字段对应。
  • 序列化：Jackson 通过 @JsonProperty 反射读写字段。
  • 测试框架：JUnit 通过 @Test 反射调用测试方法。
  • 路由映射：Spring MVC 通过 @RequestMapping 反射注册 URL 与方法的映射。
Last Updated:
Contributors: dong4stop