Что такое Reflection?

Reflection — это API, который позволяет создавать экземпляры нужного класса с помощью объекта типа Class, загруженного в кучу,и предоставляющий доступ к полям и методам этого экземпляра независимо от модификаторов доступа.

Загруженный класс — это класс, который был полностью загружен загрузчиком классов JVM из файла класса,и информация о нем была сохранена в объекте типа Class,который хранится в куче. Обратите внимание, что этот объект отличается от объекта, созданного с помощью ключевого слова new. Если вы не знакомы с объектами типа Class, ознакомьтесь с документацией JDK по java.lang.class.

Как использовать

Прежде чем использовать Reflection, необходимо получить объект типа Class, загруженный в кучу. Существует три способа сделать это.

• Получение объекта типа Class с помощью Class.class
• Получение объекта типа Class с помощью instance.getClass()
• Получение объекта типа Class с помощью Class.forName("имя класса")

public class Member {

    private String name;

    protected int age;

    public String hobby;

    public Member() {
    }

    public Member(String name, int age, String hobby) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.hobby = hobby;
    }

    public void speak(String message) {
        System.out.println(message);
    }

    private void secret() {
        System.out.println("Пароль — 1234.");
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Member{" +
            "name='" + name + '\'' +
            ", age=" + age +
            ", hobby='" + hobby + '\'' +
            '}';
    }
}

public class Main {

    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        Class memberClass = Member.class;
        System.out.println(System.identityHashCode(memberClass));

        Member member = new Member("Джейон", 23, "Разработка Dara");
        Class memberClass2 = member.getClass();
        System.out.println(System.identityHashCode(memberClass2));

        Class memberClass3 = Class.forName("{имя пакета}.Member");
        System.out.println(System.identityHashCode(memberClass3));
    }
}

// Результат выполнения
1740000325
1740000325

Можно заметить, что все три метода возвращают один и тот же объект типа Class. Независимо от используемого метода хеш-код одинаков, поэтому можно выбирать любой из них в зависимости от ситуации.

Теперь, когда мы получили объект типа Class, мы можем создавать экземпляры этого класса, а также получать доступ к его полям и методам независимо от модификаторов доступа. Сначала создадим экземпляр класса.

public class Main {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // Вывод всех конструкторов Member
        Member member = new Member();
        Class memberClass = member.getClass();
        Arrays.stream(memberClass.getConstructors()).forEach(System.out::println);

        // Создание экземпляра с помощью конструктора по умолчанию Member
        Constructor constructor = memberClass.getConstructor();
        Member member2 = constructor.newInstance();
        System.out.println("member2 = " + member2);

        // Создание экземпляра с помощью другого конструктора Member
        Constructor fullConstructor =
            memberClass.getConstructor(String.class, int.class, String.class);
        Member member3 = fullConstructor.newInstance("Джейон", 23, "Разработка Dara");
        System.out.println("member3 = " + member3);
    }
}

// Результат выполнения
public Member()
public Member(java.lang.String,int,java.lang.String)
member2 = Member{name='null', age=0, hobby='null'}

С помощью getConstructor() можно получить конструктор и создать экземпляр Member с помощью newInstance().

Наконец, давайте получим доступ к полям и методам экземпляра, не обращая внимания на модификаторы доступа.

public class Main {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Member member = new Member("Джейон", 23, "Разработка Dara");
        Class memberClass = member.getClass();

        // Доступ к полям
        Field[] fields = memberClass.getDeclaredFields();
        for (Field field : fields) {
            field.setAccessible(true);
            System.out.println(field.get(member));
        }
        fields[0].set(member, "Джейон2");
        System.out.println(member);

        // Доступ к методам
        Method speakMethod = memberClass.getDeclaredMethod("speak", String.class);
        speakMethod.invoke(member, "Тест Reflection");

        Method secretMethod = memberClass.getDeclaredMethod("secret");
        secretMethod.setAccessible(true);
        secretMethod.invoke(member);
    }
}

// Результат выполнения
Джейон
23
Разработка Dara
Member{name='Джейон2', age=23, hobby='Разработка Dara'}
Тест Reflection

С помощью getDeclaredFileds() можно получить все поля экземпляра класса, а с помощью get() — получить значение поля, а с помощью set() — изменить его. При этом обратите внимание, что при доступе к полям с модификатором private необходимо установить setAccessible() в true.

Методы можно получить с помощью getDeclaredMethod(). При этом необходимо передать в качестве аргументов имя метода и типы его параметров. Аналогично полям, при доступе к методам с модификатором private необходимо установить setAccessible() в true. Наконец, с помощью метода invoke() можно вызвать метод, полученный с помощью API Reflection.

Преимущества и недостатки

• Преимущества
  • Reflection обеспечивает гибкость, позволяя создавать экземпляры классов во время выполнения, получать доступ к полям и методам независимо от модификаторов доступа, а также выполнять необходимые действия.
• Недостатки
  • Нарушает инкапсуляцию.
  • Создает экземпляры во время выполнения, поэтому типы нельзя проверить во время компиляции.
  • Создает экземпляры во время выполнения, поэтому сложно отследить конкретный поток выполнения.
  • Reflection работает медленнее, чем обычный доступ к полям и методам. (Не всегда медленнее.)

Причины использования

Reflection API позволяет получать доступ к информации о классах во время выполнения и манипулировать ими. Это касается даже полей и методов, объявленных с модификатором private. Может показаться, что Reflection — это опасная технология, нарушающая инкапсуляцию.

В небольших консольных приложениях разработчик может легко определить все используемые объекты и зависимости во время компиляции. Однако в крупных проектах, таких как фреймворки, отследить огромное количество объектов и зависимостей может быть сложно. Reflection позволяет создавать и устанавливать зависимости классов динамически.

Например, в Bean Factory в Spring, если к классу прикреплены аннотации @Controller, @Service или @Repository, Bean Factory автоматически создает и управляет этими классами. Разработчик не сообщал Bean Factory об этих классах. Это возможно благодаря Reflection. Во время выполнения поиск идет по классам, к которым прикреплены эти аннотации, и если они найдены, Reflection создает экземпляр класса, вставляет необходимые поля и сохраняет его в Bean Factory.

Конечно, как упоминалось выше, инкапсуляция нарушается, поэтому Reflection стоит использовать только в крайнем случае.

Источники

• https://papimon.tistory.com/82
• https://medium.com/msolo021015/자바-reflection이란-ee71caf7eec5