Java 反射教程 JDK 25 实战 - 实践
一 核心概念与适用场景
- 反射（Reflection） 是 JVM 在运行时获取类结构并操作对象的能力，核心入口是 java.lang.Class，配合 java.lang.reflect 包中的 Method、Field、Constructor 等类完成元数据读取与动态调用。典型能力包括：动态创建实例、访问/修改字段（含私有）、调用方法（含私有）、获取注解、动态处理数组与泛型签名等。
- 适用场景：框架与库的底层能力（如 Spring IOC/AOP、JUnit 测试发现、Jackson/Gson 序列化、IDE 调试与展示）、动态代理（JDK 动态代理基于反射）、插件化与热加载、序列化/反序列化与对象映射等。
- 代价与风险：反射会绕过部分编译期优化，通常比直接调用慢；通过 setAccessible(true) 可突破访问控制，可能破坏封装与安全策略；反射代码更难静态分析与维护。自 Java 9 模块系统 起，对反射访问非公开成员施加了更严格的限制，需要在模块描述符显式开放。
- JDK 25 提示：语言与平台特性保持稳定，反射 API 基本用法与 JDK 8+ 一致；但在模块化项目（module-info.java）中，跨模块访问非公开成员必须声明 opens/exports，否则会抛出 InaccessibleObjectException。
二 环境准备与模块化要点
- JDK 25 安装与运行：确保
java -version输出包含 25；编译与运行使用javac --release 25与java --release 25（或省略--release使用默认版本）。 - 模块化项目结构（推荐）：
src/ ├── module-info.java └── com.example.reflection/ ├── model/Person.java └── demo/ReflectionDemo.java - module-info.java 示例（允许反射访问包内成员）：
module com.example.reflection { requires java.base; // 默认依赖，显式书写更清晰 // 如需被其他模块反射访问本模块的非公开成员： // opens com.example.reflection.model to java.base; } - 未使用模块（classical classpath）：不受模块边界限制，但应避免在生产中滥用反射访问私有成员。
- 跨模块反射要点：目标类所在模块需对调用者模块 opens 包；若仅访问公共 API，通常无需 opens，但涉及字段/方法/构造器的私有访问仍需 setAccessible(true) 且在模块环境下可能受限。
三 核心 API 与 JDK 25 实战代码
获取 Class 对象的三种方式：
类.class、对象实例.getClass()、Class.forName("全限定名")。构造实例：优先使用 Constructor.newInstance()（支持私有构造器）；旧式
Class.newInstance()仅能调用无参公有构造器且已不推荐。字段操作：
getDeclaredField/Field[]获取字段，setAccessible(true)后用set/get读写（含私有）。方法调用：
getDeclaredMethod/Method[]获取方法，setAccessible(true)后用invoke调用（含私有）。数组操作：使用 java.lang.reflect.Array 动态创建与访问。
泛型信息：通过 getGenericType() 与 ParameterizedType 获取字段/方法的泛型签名（类型擦除后仍保留签名信息）。
示例代码（放在
src/com/example/reflection/demo/ReflectionDemo.java）：package com.example.reflection.demo; import com.example.reflection.model.Person; import java.lang.reflect.*; import java.util.Arrays; public class ReflectionDemo { public static void main(String[] args) { try { // 1) 获取 Class 对象 Class clazz = Person.class; // 也可 Class.forName("com.example.reflection.model.Person") // 2) 构造实例（公有构造器） Constructor noArgsConstructor = clazz.getDeclaredConstructor(); noArgsConstructor.setAccessible(true); // 若构造器为 private 才需要 Person p1 = (Person) noArgsConstructor.newInstance(); // 3) 带参构造器 Constructor paramConstructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class, int.class); Person p2 = (Person) paramConstructor.newInstance("Alice", 25); System.out.println("p2 = " + p2); // 4) 访问与修改字段（含私有） Field nameField = clazz.getDeclaredField("name"); nameField.setAccessible(true); nameField.set(p1, "Bob"); System.out.println("p1.name = " + nameField.get(p1)); // 5) 调用方法（含私有） Method setNameMethod = clazz.getDeclaredMethod("setName", String.class); setNameMethod.setAccessible(true); setNameMethod.invoke(p1, "Charlie"); System.out.println("p1 after setName = " + p1); // 6) 私有方法调用 Method privateMethod = clazz.getDeclaredMethod("greet", String.class); privateMethod.setAccessible(true); String greeting = (String) privateMethod.invoke(p1, "Reflection"); System.out.println("greet result = " + greeting); // 7) 数组操作 Class intArrayClass = int[].class; Object arr = Array.newInstance(int.class, 3); Array.set(arr, 0, 100); Array.set(arr, 1, 200); Array.set(arr, 2, 300); System.out.println("array[1] = " + Array.get(arr, 1)); // 8) 泛型字段类型读取（示例：List） Field listField = clazz.getDeclaredField("tags"); Type genericType = listField.getGenericType(); if (genericType instanceof ParameterizedType pt) { Type[] args = pt.getActualTypeArguments(); System.out.println("tags 泛型参数: " + Arrays.toString(args)); // [class java.lang.String] } } catch (NoSuchMethodException | IllegalAccessException | InstantiationException | InvocationTargetException | NoSuchFieldException e) { e.printStackTrace(); } } } 对应的模型类（放在
src/com/example/reflection/model/Person.java）：package com.example.reflection.model; import java.util.List; public class Person { private String name; private int age; private Listtags; public Person() {} public Person(String name, int age) { this.name = name; this.age = age; } @Override public String toString() { return "Person{name='" + name + "', age=" + age + ", tags=" + tags + '}'; } private void setName(String name) { this.name = "[private-set]" + name; } private String greet(String prefix) { return prefix + ", I'm " + name; } } 运行方式（模块化）：
# 编译 javac --release 25 -d out src/module-info.java src/com/example/reflection/demo/ReflectionDemo.java src/com/example/reflection/model/Person.java # 运行 java --release 25 -p out -m com.example.reflection/com.example.reflection.demo.ReflectionDemo预期输出（顺序可能因实现细节略有差异）：
p2 = Person{name='Alice', age=25, tags=null} p1.name = Bob p1 after setName = Person{name='Charlie', age=25, tags=null} greet result = Reflection, I'm Charlie array[1] = 200 tags 泛型参数: [class java.lang.String]常见异常与处理要点：
- ClassNotFoundException / NoClassDefFoundError：类路径或模块路径配置问题。
- NoSuchMethod/Field/ConstructorException：签名不匹配（参数类型、参数个数、是否为静态等）。
- IllegalAccessException：访问受限；对非公开成员先
setAccessible(true)，在模块环境下需opens。 - InvocationTargetException：被调用方法内部抛出的实际异常（通过
getCause()获取）。 - InaccessibleObjectException（JDK 9+）：跨模块反射访问非公开成员未开放；在
module-info.java中添加opens 包 to 调用者模块。
四 性能优化与最佳实践
- 缓存反射元数据：对高频使用的 Method/Field/Constructor 做
static final缓存，避免重复查找；必要时配合ClassValue做按类缓存。 - 减少安全检查开销：对需要反复调用的非公开成员，调用一次
setAccessible(true)后复用；在模块环境下，优先考虑设计上的公共 API，减少对私有成员的反射依赖。 - 优先公共 API 与标准机制：能用接口/继承/注解处理器/
MethodHandle（JDK 7+）/LambdaMetafactory（JDK 8+）实现的逻辑，优先选择；它们通常比反射更高效、类型更安全。 - 防御性编程：对反射调用进行参数校验、空值与异常处理；对
invoke返回值进行类型检查与转换保护。 - 模块化合规：跨模块反射访问非公开成员时，在
module-info.java中显式opens；对外暴露最小必要包，避免全包开放。 - 安全策略：在受管环境（如启用安全管理器）下，限制反射权限，避免通过反射破坏单例、绕过访问控制或执行不可信代码。
五 常见问题与排查清单
- 找不到类或方法：核对全限定名、方法名与参数类型；注意 基本类型/包装类型 的差异（如
int.class与Integer.class不同）。 - 非法访问异常：字段/方法/构造器为非公开时，需
setAccessible(true)；在 JDK 9+ 模块 环境下，为目标包添加opens到调用者模块。 - 模块未读/未导出：若目标类不在
java.base，需在module-info.java中requires目标模块，并对需要反射访问的包opens。 - 泛型擦除导致类型丢失：运行时通过 getGenericType() / ParameterizedType 获取字段/方法的泛型签名，避免直接使用
getClass()获取泛型类型。 - 性能瓶颈：热点路径避免反射；缓存 Method/Field，减少重复查找；必要时用 MethodHandle 或代码生成替代。
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