JAVA应用程序开发之反射机制

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1 基本概念

1.1 什么是反射

反射的概念是由 Smith 在 1982 年首次提出的，主要是指程序可以访问、检测和修改它本身状态或行为的一种能力。这一概念的提出很快引发了计算机科学领域关于应用反射性的研究。它首先被程序语言的设计领域所采用 , 并在 Lisp 和面向对象方面取得了成绩。其中 LEAD/LEAD++ 、 OpenC++ 、 MetaXa 和 OpenJava 等就是基于反射机制的语言。最近，反射机制也被应用到了视窗系统、操作系统和文件系统中。

反射本身并不是一个新概念，尽管计算机科学赋予了反射概念新的含义。在计算机科学领域，反射是指一类应用，它们能够自描述和自控制。也就是说，这类应用通过采用某种机制来实现对自己行为的描述（ self-representation ）和监测（ examination ），并能根据自身行为的状态和结果，调整或修改应用所描述行为的状态和相关的语义。

1.2 Java 中的类反射

Reflection 是 Java 程序开发语言的特征之一，它允许运行中的 Java 程序对自身进行检查，或者说“自审”，并能直接操作程序的内部属性和方法。Java 的这一能力在实际应用中用得不是很多，但是在其它的程序设计语言中根本就不存在这一特性。例如， Pascal 、 C 或者 C++ 中就没有办法在程序中获得函数定义相关的信息。

Reflection 是 Java 被视为动态（或准动态）语言的关键，允许程序于执行期 ReflectionAPIs 取得任何已知名称之 class 的內部信息，包括 package 、 type parameters 、 superclass 、 implemented interfaces 、 inner classes, outer class,fields 、 constructors 、 methods 、 modifiers ，並可于执行期生成 instances 、变更 fields 內容或唤起 methods 。

JAVA 反射机制是在运行状态中，对于任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法；对于任意一个对象，都能够调用它的任意一个方法和属性；这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为 java 语言的反射机制。

1.3 Java 类反射中用到的类

Java 的类反射所需要的类并不多，它们分别是：Field 、 Constructor 、 Method 、 Class 、 Object ，下面我将对这些类做一个简单的说明。

Field 类：提供有关类或接口的属性的信息，以及对它的动态访问权限。反射的字段可能是一个类（静态）属性或实例属性，简单的理解可以把它看成一个封装反射类的属性的类。

Constructor 类：提供关于类的单个构造方法的信息以及对它的访问权限。这个类和 Field 类不同， Field 类封装了反射类的属性，而 Constructor 类则封装了反射类的构造方法。

Method 类：提供关于类或接口上单独某个方法的信息。所反映的方法可能是类方法或实例方法（包括抽象方法）。这个类不难理解，它是用来封装反射类方法的一个类。

Class 类：类的实例表示正在运行的 Java 应用程序中的类和接口。枚举是一种类，注释是一种接口。每个数组属于被映射为 Class 对象的一个类，所有具有相同元素类型和维数的数组都共享该 Class 对象。

Object 类：每个类都使用 Object 作为超类。所有对象（包括数组）都实现这个类的方法。

1.4 Java 反射机制用途

在运行时判断任意一个对象所属的类

在运行时构造任意一个类的对象

在运行时判断任意一个类所具有的成员变量和方法

在运行时调用任意一个对象的方法

1.5 反射机制的缺点

反射有两个缺点。第一个是性能问题。用于字段和方法接入时反射要远慢于直接代码。性能问题的程度取决于程序中是如何使用反射的。如果它作为程序运行中相对很少涉及的部分，缓慢的性能将不会是一个问题。即使测试中最坏情况下的计时图显示的反射操作只耗用几微秒。仅反射在性能关键的应用的核心逻辑中使用时性能问题才变得至关重要。

许多应用中更严重的一个缺点是使用反射会模糊程序内部实际要发生的事情。程序人员希望在源代码中看到程序的逻辑，反射等绕过了源代码的技术会带来维护问题。反射代码比相应的直接代码更复杂，正如性能比较的代码实例中看到的一样。解决这些问题的最佳方案是保守地使用反射——仅在它可以真正增加灵活性的地方——记录其在目标类中的使用。

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