第 33 章：反射基础

学习目标

• 理解反射是什么、为什么框架都靠它
• 掌握 Class / Field / Method / Constructor 四大 API
• 了解反射的性能代价

一、什么是反射？

正常写代码：编译期就知道类名、方法名。

User user = new User();
user.setName("张三");

反射：运行期才知道类名、方法名（从配置文件、注解里读出来）。

Class<?> clazz = Class.forName("com.taskflow.User");   // ① 字符串 → Class
Object user = clazz.getDeclaredConstructor().newInstance();
Method m = clazz.getMethod("setName", String.class);
m.invoke(user, "张三");

为什么框架都需要反射？ Spring 不可能知道你会写什么类。它扫描到 @Service 注解后，只有一个类名字符串，必须靠反射把对象造出来。

二、获取 Class 对象的三种方式

// ① 类名.class —— 编译期确定，最快
Class<User> c1 = User.class;

// ② 对象.getClass() —— 有实例时用
Class<?> c2 = user.getClass();

// ③ Class.forName("全限定名") —— 运行期动态，框架最常用
Class<?> c3 = Class.forName("com.taskflow.User");

System.out.println(c1 == c2 && c2 == c3);  // true，同一个 Class 对象

为什么是同一个？ 每个类在 JVM 中只有一份 Class 对象，由类加载器保证（同一个 ClassLoader 下）。

三、创建对象

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

// ✅ JDK 9+ 推荐写法
Object obj = clazz.getDeclaredConstructor().newInstance();

// 带参构造
Constructor<?> con = clazz.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);
Object user = con.newInstance("张三", 18);

// ❌ clazz.newInstance() 已废弃（JDK 9+）：会吞掉构造器抛出的受检异常

四、操作字段

Field field = clazz.getDeclaredField("name");   // ① getDeclaredField 能拿到 private
field.setAccessible(true);                      // ② 关闭访问检查，才能操作 private

field.set(user, "李四");                         // ③ 赋值
String name = (String) field.get(user);         // ④ 取值

方法	范围
getField(name)	只能拿 public（含父类继承的）
getDeclaredField(name)	本类所有（含 private），不含父类
getFields()	所有 public
getDeclaredFields()	本类所有

setAccessible(true) 就是 Spring 能给你的 private 字段注入 @Autowired 的原理。

五、调用方法

// ① 获取方法：方法名 + 参数类型列表
Method method = clazz.getDeclaredMethod("setName", String.class);
method.setAccessible(true);

// ② 调用：invoke(实例, 参数...)
method.invoke(user, "王五");

// ③ 静态方法：实例传 null
Method staticM = clazz.getDeclaredMethod("create");
staticM.invoke(null);

// ④ 有返回值
Object result = clazz.getMethod("getName").invoke(user);

六、读取注解

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)   // ① 必须是 RUNTIME，反射才读得到
@Target(ElementType.TYPE)
public @interface Table {
    String value();
}

@Table("t_user")
public class User { }

// 读取
Table table = User.class.getAnnotation(Table.class);
System.out.println(table.value());   // t_user

这就是 MyBatis-Plus 的 @TableName("t_user") 能映射表名的原理。

七、完整实战：迷你 IOC 容器

public class MiniContainer {

    private final Map<Class<?>, Object> beans = new HashMap<>();

    /** 注册一个 bean：反射创建实例 */
    public void register(Class<?> clazz) throws Exception {
        Object instance = clazz.getDeclaredConstructor().newInstance();  // ①
        beans.put(clazz, instance);
    }

    /** 依赖注入：扫描 @Inject 字段并赋值 */
    public void inject() throws Exception {
        for (Object bean : beans.values()) {
            for (Field field : bean.getClass().getDeclaredFields()) {    // ②
                if (field.isAnnotationPresent(Inject.class)) {           // ③ 有注解才注入
                    field.setAccessible(true);
                    Object dep = beans.get(field.getType());             // ④ 按类型找依赖
                    field.set(bean, dep);                                // ⑤ 注入
                }
            }
        }
    }

    public <T> T get(Class<T> clazz) {
        return clazz.cast(beans.get(clazz));
    }
}

这 20 行就是 Spring IOC 的核心思想：扫描 → 反射创建 → 反射注入。剩下的是生命周期、循环依赖、AOP 代理等工程化细节。

八、反射的代价

问题	说明
慢	无法内联优化，比直接调用慢 10~100 倍
破坏封装	setAccessible(true) 能改 private，绕过设计约束
编译期无检查	方法名写错，运行时才炸
JDK 17 模块限制	反射访问 JDK 内部类需要 --add-opens

优化手段：

// ✅ 缓存 Method 对象，避免重复查找（getMethod 本身很慢）
private static final Map<String, Method> CACHE = new ConcurrentHashMap<>();

Method m = CACHE.computeIfAbsent("setName",
        k -> clazz.getDeclaredMethod(k, String.class));

规约：业务代码不要用反射；框架代码用反射时必须缓存 Method / Field。

九、本章小结

要点	关键
反射	运行期动态操作类
Class 获取	.class / getClass() / forName()
创建对象	getDeclaredConstructor().newInstance()
private 访问	setAccessible(true)
注解读取	注解必须 @Retention(RUNTIME)
性能	慢，框架里必须缓存

动手练习

练习 1：基础题

写一个 toMap(Object obj) 方法，用反射把任意对象的所有字段转成 Map<String, Object>。

练习 2：进阶题

实现一个简易 ORM：定义 @Table / @Column 注解，用反射生成 INSERT INTO t_user (name, age) VALUES (?, ?) SQL 语句。

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