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反射的思想及作用

反射是一种强大的技术，它能够让程序在运行时对类的信息进行动态获取和操作。在编写程序时，我们常常需要面对数据结构的频繁更改的情况，比如从HashMap切换到LinkedHashMap。每次发生这种更改都需要重新修改源码，编译并重启程序，这种效率非常低。然而，通过使用反射，我们可以在不修改源码的情况下灵活地使用不同的数据结构。

在学习反射之前，先了解正射的概念。new关键字实例化对象的方式就是正射的典型体现。下面是一个实例化HashMap的示例：

Map
   
     map = new HashMap<>();
map.put(1, 1);
   

如果需要切换到LinkedHashMap，代码就需要改为：

Map
   
     map = new LinkedHashMap<>();
map.put(1, 1);
   

这种需求变更需要频繁修改源码，显然不够高效。通过引入开关机制，我们可以在程序运行时动态决定使用哪一种数据结构：

public Map
   
     getMap(String param) {
    map = null;
    if (param.equals("HashMap")) {
        map = new HashMap<>();
    } else if (param.equals("LinkedHashMap")) {
        map = new LinkedHashMap<>();
    } else if (param.equals("WeakHashMap")) {
        map = new WeakHashMap<>();
    }
    return map;
}
   

传入不同的参数可以灵活选择数据结构，但如果需要支持更多类的使用，反射就派上用场了。通过反射，我们可以在运行时动态获取类信息并创建实例：

public Map
   
     getMap(String className) {
    Class
     clazz = Class.forName(className);
    Constructor
     constructor = clazz.getConstructor();
    return (Map
    
     ) constructor.newInstance();
}
    
   

无论是HashMap还是TreeMap，只要它们实现了Map接口，都可以通过全类名传入方法中使用，无需修改源码。

反射的基本使用

反射的主要组成部分包括Class、Field、Constructor和Method四个类。它们分别用于获取类信息、属性、构造器和方法。

获取Class对象

获取Class对象的方法有三种：

Class
    clazz = SmallPineapple.class;

2. 通过实例获取对应的类对象：

SmallPineapple instance = new SmallPineapple();
Class
     clazz = instance.getClass();

3. 使用全限定名获取类对象：

Class
      clazz = Class.forName("com.example.SmallPineapple");

构造类实例

通过反射，可以选择两种方式构造类的实例：

4. 使用newInstance()方法：

Class
      clazz = Class.forName("com.example.SmallPineapple");
Object instance = clazz.newInstance();

2. 使用构造器和newInstance()方法：

Class
       clazz = Class.forName("com.example.SmallPineapple");
Constructor
       constructor = clazz.getConstructor(String.class, Integer.class);
constructor.setAccessible(true);
Object instance = constructor.newInstance("小菠萝", 21);

获取类信息

通过反射，可以获取类中定义的所有信息，包括变量、方法和构造器。

获取变量（Field）

3. 获取类中所有公共变量：

Class
       clazz = SmallPineapple.class;
Field
      [] fields = clazz.getFields();

2. 根据变量名获取特定变量：

Field
        weightField = clazz.getDeclaredField("weight");

获取方法（Method）

3. 获取类中所有公共方法：

Class
        clazz = SmallPineapple.class;
Method
       [] methods = clazz.getMethods();

2. 根据方法名和参数类型获取特定方法：

Method
         getInfoMethod = clazz.getMethod("getInfo");

获取构造器（Constructor）

3. 获取类中所有构造器：

Class
         clazz = SmallPineapple.class;
Constructor
        [] constructors = clazz.getConstructors();

2. 根据参数类型获取特定构造器：

Constructor
          defaultConstructor = clazz.getConstructor();

获取注解

反射还支持获取注解信息，注解信息可以定义在变量、方法和构造器上。

3. 获取类上的所有注解：

Annotation
         [] annotations = clazz.getAnnotations();

2. 获取特定注解：

Annotation
           retentionAnnotation = clazz.getAnnotation(Retention.class);

调用方法

可以通过反射调用方法，方法的invoke()方法可以传递参数：

Class
           clazz = Class.forName("com.example.SmallPineapple");
Method
           getInfoMethod = clazz.getMethod("getInfo");
Object instance = (SmallPineapple) clazz.newInstance();
Object result = getInfoMethod.invoke(instance);

反射的应用场景

3. Spring IOC容器：Spring通过读取配置文件解析出所有<bean>标签，并使用反射实例化对象，存储在IOC容器中。

4. 反射+工厂模式：通过反射和工厂模式结合，通过传入不同的类名实例化新的子类，无需修改工厂类代码。

5. JDBC连接数据库：通过反射加载数据库驱动类，灵活配置数据源。

JDBC 加载驱动类

在程序中，JVM不会自动加载外部库类，所以我们需要通过Class.forName()动态加载驱动类：

public class DBConnectionUtil {
    private static final String DRIVER_CLASS_NAME = "com.mysql.jdbc.Driver";
    public static Connection getConnection() {
        Class.forName(DRIVER_CLASS_NAME);
        return DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://localhost:3306/test?useUnicode=true&characterEncoding=utf8", "root", "root");
    }
}

通过修改配置文件中的驱动类名，程序可以灵活切换数据库驱动。

反射的优缺点

• 优势：

  • 增加程序灵活性，能够在运行时动态选择类实例化。
  • 适用于频繁改变需求的场景，避免修改源码。

• 缺点：

  • 破坏类封装性，可以强制访问私有属性和方法。
  • 性能开销较大，反射操作不受优化，可能影响程序性能。

反射技术在开发中非常实用，特别是在需要灵活配置和面对频繁需求变更的情况下。通过掌握反射的基本使用方法，可以在项目开发中提高效率，减少代码修改的频率。