Java面试必背——什么是反射?反射在java中有什么作用和限制?

问题：什么是反射（reflection）？反射在java中有什么作用和限制？如何使用反射包（reflect）来操作任意类型的值？

答案：反射是一种在运行时检查和修改变量类型和值的机制。反射在java中有以下作用和限制：

• 反射可以用来实现一些通用的功能，如编码和解码（json, xml等）、序列化和反序列化（gob等）、对象关系映射（orm等）、测试和断言（testing, testify等）等。
• 反射可以用来访问和修改一些无法在编译时确定的类型和值，如接口、空接口、匿名字段、未导出字段等。
• 反射可以用来动态地创建和调用函数、方法、类型和值，如使用reflect.MakeFunc, reflect.MakeSlice, reflect.MakeMap, reflect.MakeChan等。
• 反射的使用需要遵守一些规则，如不能将一个反射对象赋值给一个非反射对象，不能修改一个不可寻址的值，不能修改一个常量或字面量等。
• 反射的使用会带来一些性能损失，如内存分配、类型检查、方法调度等。因此，在java中应该谨慎使用反射，只在必要的时候使用，并且尽量减少反射的范围和次数。

使用反射包（reflect）来操作任意类型的值的方法有以下几步：

• 使用reflect.TypeOf函数获取变量的类型信息，返回一个reflect.Type对象，该对象包含了变量的种类（Kind）、名称（Name）、大小（Size）、对齐（Align）等信息。
• 使用reflect.ValueOf函数获取变量的值信息，返回一个reflect.Value对象，该对象包含了变量的具体值（Interface）、是否可寻址（CanAddr）、是否可修改（CanSet）等信息。
• 使用reflect.Value对象的各种方法来访问或修改变量的值，如Elem, Field, Index, Key, MapIndex, Set, SetInt, SetString等。注意，如果要修改变量的值，必须确保变量是可寻址且可修改的，否则会引发panic。
• 使用reflect.New函数创建一个指定类型的新值，并返回一个指向该值的指针。使用reflect.Indirect函数获取指针指向的值。
• 使用reflect.MakeXXX函数创建一个指定类型和大小的新值，如MakeFunc, MakeSlice, MakeMap, MakeChan等，并返回一个reflect.Value对象。

这个问题经常会被面试官问到，因为它考察了你对java中最复杂和最强大的特性之一的理解和掌握程度。如果你能熟练地使用和操作反射，你就能编写出更灵活和更通用的java代码。

示例程序：

package main;

import java.lang.reflect.*;

public class ReflectionDemo {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 定义一个类
        class Person {
            private String name;
            private int age;

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

            public String getName() {
                return name;
            }

            public int getAge() {
                return age;
            }

            public void sayHello() {
                System.out.println("Hello, I am " + name);
            }
        }

        // 创建一个Person类型的变量
        Person p = new Person("Alice", 20);

        // 获取p的类型信息
        Class<?> cls = p.getClass();
        System.out.println("p's class is " + cls.getName()); // p's class is main.ReflectionDemo$1Person

        // 获取p的构造器信息
        Constructor<?>[] constructors = cls.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor<?> c : constructors) {
            System.out.println("constructor: " + c);
        }
        // constructor: main.ReflectionDemo$1Person(java.lang.String,int)

        // 获取p的字段信息
        Field[] fields = cls.getDeclaredFields();
        for (Field f : fields) {
            System.out.println("field: " + f);
        }
        // field: private java.lang.String main.ReflectionDemo$1Person.name
        // field: private int main.ReflectionDemo$1Person.age

        // 获取p的方法信息
        Method[] methods = cls.getDeclaredMethods();
        for (Method m : methods) {
            System.out.println("method: " + m);
        }
        // method: public java.lang.String main.ReflectionDemo$1Person.getName()
        // method: public int main.ReflectionDemo$1Person.getAge()
        // method: public void main.ReflectionDemo$1Person.sayHello()

        // 修改p的字段值
        Field nameField = cls.getDeclaredField("name");
        nameField.setAccessible(true); // 设置为可访问，否则无法修改私有字段
        nameField.set(p, "Bob"); // 修改name字段为"Bob"
        System.out.println("p's name is " + p.getName()); // p's name is Bob

        // 调用p的方法
        Method sayHelloMethod = cls.getDeclaredMethod("sayHello");
        sayHelloMethod.invoke(p); // 调用sayHello方法
        // Hello, I am Bob

        // 创建一个Person类型的新值
        Constructor<?> constructor = cls.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);
        Person q = (Person) constructor.newInstance("Charlie", 30); // 传入构造器参数
        System.out.println("q's name is " + q.getName()); // q's name is Charlie
    }
}