Что такое рефлексия и почему она полезна?

Что такое рефлексия и почему она полезна?

Я особенно заинтересован в Java, но я предполагаю, что принципы одинаковы на любом языке.

Отражение имени используется для описания кода, который может проверять другой код в той же системе (или в самой себе).

Например, скажем, у вас есть объект неизвестного типа в Java, и вы хотели бы вызвать метод doSomething, если он существует. Система статической типизации Java на самом деле не предназначена для поддержки этого, если объект не соответствует известному интерфейсу, но используя отражение, ваш код может посмотреть на объект и выяснить, есть ли у него метод с именем doSomething, а затем вызвать его, если вы хочу.

Итак, чтобы дать вам пример кода этого на Java (представьте, что рассматриваемый объект - foo):

Method method = foo.getClass().getMethod("doSomething", null);
method.invoke(foo, null);

Одним из наиболее распространенных вариантов использования в Java является использование с аннотациями. JUnit 4, например, будет использовать отражение, чтобы просматривать ваши классы для методов, помеченных аннотацией @Test, и затем будет вызывать их при запуске модульного теста.

Есть несколько хороших примеров для размышления, с которых вы можете начать, по адресу http://docs.oracle.com/javase/tutorial/reflect/index.html.

И, наконец, да, концепции очень похожи в других статически типизированных языках, которые поддерживают рефлексию (например, C #). В динамически типизированных языках описанный выше вариант использования менее необходим (так как компилятор разрешит вызов любого метода для любого объекта, если во время выполнения произойдет сбой, если он не существует), но во втором случае поиска методов, которые отмечены или работа определенным образом все еще распространена.

Обновление из комментария:

Способность проверять код в системе и видеть типы объектов является не отражением, а типографским самоанализом. Отражение - это возможность вносить изменения во время выполнения, используя самоанализ. Различие здесь необходимо, так как некоторые языки поддерживают самоанализ, но не поддерживают рефлексию. Одним из таких примеров является C ++

Отражение - это способность языка проверять и динамически вызывать классы, методы, атрибуты и т. Д. Во время выполнения.

Например, все объекты в Java имеют метод getClass(), который позволяет вам определять класс объекта, даже если вы не знаете его во время компиляции (например, если вы объявили его как Object) - это может показаться тривиальным, но такое отражение невозможно в менее динамичных языках, таких какC++ . Более расширенное использование позволяет перечислять и вызывать методы, конструкторы и т. Д.

Отражение важно, поскольку оно позволяет вам писать программы, которым не нужно «знать» все во время компиляции, что делает их более динамичными, поскольку они могут быть связаны во время выполнения. Код может быть написан с использованием известных интерфейсов, но фактические классы, которые будут использоваться, могут быть созданы с использованием отражения из файлов конфигурации.

Именно по этой причине во многих современных рамках широко используются отражения. Большинство других современных языков также используют рефлексию, и в скриптовых языках (таких как Python) они еще более тесно интегрированы, так как это кажется более естественным в общей модели программирования этих языков.

Одно из моих любимых применений отражения - метод дампа ниже. Он принимает любой объект в качестве параметра и использует API отражения Java для распечатки каждого имени поля и значения.

import java.lang.reflect.Array;
import java.lang.reflect.Field;

public static String dump(Object o, int callCount) {
    callCount++;
    StringBuffer tabs = new StringBuffer();
    for (int k = 0; k < callCount; k++) {
        tabs.append("\t");
    }
    StringBuffer buffer = new StringBuffer();
    Class oClass = o.getClass();
    if (oClass.isArray()) {
        buffer.append("\n");
        buffer.append(tabs.toString());
        buffer.append("[");
        for (int i = 0; i < Array.getLength(o); i++) {
            if (i < 0)
                buffer.append(",");
            Object value = Array.get(o, i);
            if (value.getClass().isPrimitive() ||
                    value.getClass() == java.lang.Long.class ||
                    value.getClass() == java.lang.String.class ||
                    value.getClass() == java.lang.Integer.class ||
                    value.getClass() == java.lang.Boolean.class
                    ) {
                buffer.append(value);
            } else {
                buffer.append(dump(value, callCount));
            }
        }
        buffer.append(tabs.toString());
        buffer.append("]\n");
    } else {
        buffer.append("\n");
        buffer.append(tabs.toString());
        buffer.append("{\n");
        while (oClass != null) {
            Field[] fields = oClass.getDeclaredFields();
            for (int i = 0; i < fields.length; i++) {
                buffer.append(tabs.toString());
                fields[i].setAccessible(true);
                buffer.append(fields[i].getName());
                buffer.append("=");
                try {
                    Object value = fields[i].get(o);
                    if (value != null) {
                        if (value.getClass().isPrimitive() ||
                                value.getClass() == java.lang.Long.class ||
                                value.getClass() == java.lang.String.class ||
                                value.getClass() == java.lang.Integer.class ||
                                value.getClass() == java.lang.Boolean.class
                                ) {
                            buffer.append(value);
                        } else {
                            buffer.append(dump(value, callCount));
                        }
                    }
                } catch (IllegalAccessException e) {
                    buffer.append(e.getMessage());
                }
                buffer.append("\n");
            }
            oClass = oClass.getSuperclass();
        }
        buffer.append(tabs.toString());
        buffer.append("}\n");
    }
    return buffer.toString();
}

Использование отражения

Отражение обычно используется программами, которым требуется возможность проверять или изменять поведение приложений, работающих на виртуальной машине Java, во время выполнения. Это относительно продвинутая функция и должна использоваться только разработчиками, которые хорошо разбираются в основах языка. С учетом этого предостережения рефлексия является мощной техникой и может позволить приложениям выполнять операции, которые в противном случае были бы невозможны.

Особенности расширяемости

Приложение может использовать внешние пользовательские классы, создавая экземпляры объектов расширяемости, используя их полностью определенные имена. Браузеры классов и среды визуальной разработки Браузер классов должен иметь возможность перечислять членов классов. Визуальные среды разработки могут выиграть от использования информации о типах, доступной в рефлексии, чтобы помочь разработчику в написании правильного кода. Отладчики и инструменты тестирования Отладчики должны иметь возможность проверять закрытые члены в классах. В тестовых системах можно использовать отражение, чтобы систематически вызывать API-интерфейсы обнаруживаемого набора, определенные в классе, для обеспечения высокого уровня покрытия кода в тестовом наборе.

Недостатки отражения

Отражение мощно, но не должно использоваться без разбора. Если возможно выполнить операцию без использования отражения, то предпочтительно избегать ее использования. При обращении к коду с помощью рефлексии следует учитывать следующие проблемы.

• Накладные расходы

Поскольку отражение включает в себя типы, которые разрешаются динамически, некоторые оптимизации виртуальных машин Java не могут быть выполнены. Следовательно, отражающие операции имеют более низкую производительность, чем их неотражающие аналоги, и их следует избегать в разделах кода, которые часто вызываются в чувствительных к производительности приложениях.

• Ограничения безопасности

Отражение требует разрешения времени выполнения, которое может отсутствовать при работе под менеджером безопасности. Это важно для кода, который должен выполняться в ограниченном контексте безопасности, например в апплете.

• Воздействие внутренних органов

Поскольку рефлексия позволяет коду выполнять операции, которые были бы недопустимыми в неотражающем коде, такие как доступ к закрытым полям и методам, использование рефлексии может привести к неожиданным побочным эффектам, которые могут сделать код неработоспособным и разрушить переносимость. Рефлексивный код нарушает абстракции и, следовательно, может изменить поведение при обновлении платформы.

источник: Reflection API

Reflection - это ключевой механизм, позволяющий приложению или фреймворку работать с кодом, который еще не был написан!

Возьмем, к примеру, ваш типичный файл web.xml. Он будет содержать список элементов сервлета, которые содержат вложенные элементы класса сервлета. Контейнер сервлета обработает файл web.xml и создаст новый новый экземпляр каждого класса сервлета с помощью отражения.

Другим примером может быть Java API для синтаксического анализа XML (JAXP) . Когда поставщик синтаксического анализатора XML подключается через общеизвестные системные свойства, которые используются для конструирования новых экземпляров посредством отражения.

И, наконец, наиболее полный пример - это Spring, который использует отражение для создания своих компонентов и для интенсивного использования прокси.

Не каждый язык поддерживает рефлексию, но принципы обычно одинаковы в языках, которые его поддерживают.

Отражение - это способность «размышлять» о структуре вашей программы. Или более конкретно. Чтобы взглянуть на имеющиеся у вас объекты и классы и программно получить информацию о методах, полях и интерфейсах, которые они реализуют. Вы также можете посмотреть на такие вещи, как аннотации.

Это полезно во многих ситуациях. Везде, где вы хотите иметь возможность динамически подключать классы в ваш код. Многие реляционные картографы объектов используют отражение, чтобы иметь возможность создавать объекты из баз данных, не зная заранее, какие объекты они собираются использовать. Плагин архитектуры является еще одним местом, где отражение полезно. В таких ситуациях важно иметь возможность динамически загружать код и определять, есть ли там типы, которые реализуют правильный интерфейс для использования в качестве плагина.

Reflection позволяет создавать экземпляры новых объектов, вызывать методы и операции get / set с переменными класса динамически во время выполнения, не имея предварительных знаний о его реализации.

Class myObjectClass = MyObject.class;
Method[] method = myObjectClass.getMethods();

//Here the method takes a string parameter if there is no param, put null.
Method method = aClass.getMethod("method_name", String.class); 

Object returnValue = method.invoke(null, "parameter-value1");

В приведенном выше примере нулевой параметр - это объект, для которого вы хотите вызвать метод. Если метод статический, вы вводите ноль. Если метод не является статическим, то при вызове вам нужно предоставить действительный экземпляр MyObject вместо null.

Отражение также позволяет вам получить доступ к закрытому члену / методам класса:

public class A{

  private String str= null;

  public A(String str) {
  this.str= str;
  }
}

,

A obj= new A("Some value");

Field privateStringField = A.class.getDeclaredField("privateString");

//Turn off access check for this field
privateStringField.setAccessible(true);

String fieldValue = (String) privateStringField.get(obj);
System.out.println("fieldValue = " + fieldValue);

• Для проверки классов (также называемых самоанализом) вам не нужно импортировать пакет отражения ( java.lang.reflect). Метаданные класса могут быть доступны через java.lang.Class.

Reflection - очень мощный API, но он может замедлить работу приложения, если используется в избытке, так как он разрешает все типы во время выполнения.

Java Reflection довольно мощный и может быть очень полезным. Java Reflection позволяет проверять классы, интерфейсы, поля и методы во время выполнения, не зная имен классов, методов и т. Д. Во время компиляции. Также возможно создавать новые объекты, вызывать методы и получать / устанавливать значения полей, используя отражение.

Быстрый пример Java Reflection, чтобы показать вам, как выглядит отражение:

Method[] methods = MyObject.class.getMethods();

    for(Method method : methods){
        System.out.println("method = " + method.getName());
    }

Этот пример получает объект Class из класса MyObject. Используя объект класса, пример получает список методов этого класса, выполняет итерацию методов и выводит их имена.

Как именно все это работает, объясняется здесь

Изменить : После почти 1 года я редактирую этот ответ, так как во время чтения об отражении я получил еще несколько вариантов использования Отражения.

• Spring использует конфигурацию бина, такую ​​как:

<bean id="someID" class="com.example.Foo">
    <property name="someField" value="someValue" />
</bean>

Когда контекст Spring обрабатывает этот элемент <bean>, он будет использовать Class.forName (String) с аргументом "com.example.Foo" для создания экземпляра этого класса.

Затем он снова будет использовать отражение, чтобы получить соответствующий установщик для элемента <property> и установить его значение в указанное значение.

• Junit использует Reflection специально для тестирования частных / защищенных методов.

Для частных методов,

Method method = targetClass.getDeclaredMethod(methodName, argClasses);
method.setAccessible(true);
return method.invoke(targetObject, argObjects);

Для частных полей

Field field = targetClass.getDeclaredField(fieldName);
field.setAccessible(true);
field.set(object, value);

Пример:

Возьмем, к примеру, удаленное приложение, которое дает вашему приложению объект, который вы получаете с помощью их методов API. Теперь, основываясь на объекте, вам может потребоваться выполнить какое-то вычисление.

Поставщик гарантирует, что объект может быть 3-х типов, и нам нужно выполнять вычисления в зависимости от типа объекта.

Таким образом, мы можем реализовать в 3 классах, каждый из которых содержит различную логику. Очевидно, что информация об объекте доступна во время выполнения, поэтому вы не можете статически кодировать для выполнения вычислений, следовательно, отражение используется для создания экземпляра объекта класса, который вам требуется для выполнения вычислений на основе объект получен от провайдера.

Простой пример для размышления. В шахматной игре вы не знаете, что будет перемещено пользователем во время выполнения. Отражение можно использовать для вызова методов, которые уже реализованы во время выполнения:

public class Test {

    public void firstMoveChoice(){
        System.out.println("First Move");
    } 
    public void secondMOveChoice(){
        System.out.println("Second Move");
    }
    public void thirdMoveChoice(){
        System.out.println("Third Move");
    }

    public static void main(String[] args) throws IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException { 
        Test test = new Test();
        Method[] method = test.getClass().getMethods();
        //firstMoveChoice
        method[0].invoke(test, null);
        //secondMoveChoice
        method[1].invoke(test, null);
        //thirdMoveChoice
        method[2].invoke(test, null);
    }

}

Reflection - это API, который используется для проверки или изменения поведения методов, классов, интерфейсов во время выполнения.

1. Необходимые классы для размышления представлены в разделе java.lang.reflect package.
2. Reflection дает нам информацию о классе, к которому принадлежит объект, а также о методах этого класса, которые могут быть выполнены с помощью объекта.
3. Через отражение мы можем вызывать методы во время выполнения независимо от спецификатора доступа, используемого с ними.

java.langИ java.lang.reflectпакеты обеспечивают классы для Java Reflection.

Отражение может быть использовано для получения информации о -

1. КлассgetClass() метод используется , чтобы получить имя класса , к которому принадлежит объект.

2. КонструкторыgetConstructors() метод используется для получения государственных конструкторов класса , к которому принадлежит объект.

3. МетодыgetMethods() метод используется для получения общих методов класса , к которой принадлежит объекты.

Reflection API используется в основном:

IDE (интегрированная среда разработки), например Eclipse, MyEclipse, NetBeans
и т. Д. Средства отладки и тестирования и т. Д.

Преимущества использования отражения:

Функции расширяемости. Приложение может использовать внешние пользовательские классы, создавая экземпляры объектов расширяемости, используя их полностью определенные имена.

Инструменты отладки и тестирования. Отладчики используют свойство отражения для проверки закрытых членов классов.

Недостатки:

Повышение производительности: отражающие операции имеют более низкую производительность, чем их неотражающие аналоги, и их следует избегать в тех разделах кода, которые часто вызываются в чувствительных к производительности приложениях.

Воздействие внутренних элементов: рефлексивный код нарушает абстракции и, следовательно, может изменить поведение при обновлении платформы.

Ссылка: Java Отражение javarevisited.blogspot.in

Согласно моему пониманию:

Отражение позволяет программисту динамически получать доступ к объектам в программе. т.е. при кодировании приложения, если программист не знает о классе или его методах, он может использовать этот класс динамически (во время выполнения) с помощью отражения.

Это часто используется в сценариях, где имя класса часто меняется. Если возникает такая ситуация, то программисту сложно переписать приложение и снова и снова менять имя класса.

Вместо этого, используя рефлексию, нужно беспокоиться о возможном изменении имени класса.

Отражение - это набор функций, который позволяет вам получить доступ к информации о времени выполнения вашей программы и изменить ее поведение (с некоторыми ограничениями).

Это полезно, поскольку позволяет изменять поведение во время выполнения в зависимости от метаинформации вашей программы, то есть вы можете проверить тип возвращаемого значения функции и изменить способ обработки ситуации.

Например, в C # вы можете загрузить сборку (.dll) во время выполнения, исследовать ее, перемещаться по классам и выполнять действия в соответствии с тем, что вы нашли. Он также позволяет создавать экземпляр класса во время выполнения, вызывать его метод и т. Д.

Где это может быть полезно? Не полезно каждый раз, но для конкретных ситуаций. Например, вы можете использовать его, чтобы получить имя класса для целей ведения журнала, чтобы динамически создавать обработчики для событий в соответствии с тем, что указано в файле конфигурации, и так далее ...

Я просто хочу добавить некоторые моменты ко всему, что было перечислено.

С помощью Reflection API вы можете написать универсальный toString()метод для любого объекта.

Это полезно при отладке.

Вот несколько примеров:

class ObjectAnalyzer {

   private ArrayList<Object> visited = new ArrayList<Object>();

   /**
    * Converts an object to a string representation that lists all fields.
    * @param obj an object
    * @return a string with the object's class name and all field names and
    * values
    */
   public String toString(Object obj) {
      if (obj == null) return "null";
      if (visited.contains(obj)) return "...";
      visited.add(obj);
      Class cl = obj.getClass();
      if (cl == String.class) return (String) obj;
      if (cl.isArray()) {
         String r = cl.getComponentType() + "[]{";
         for (int i = 0; i < Array.getLength(obj); i++) {
            if (i > 0) r += ",";
            Object val = Array.get(obj, i);
            if (cl.getComponentType().isPrimitive()) r += val;
            else r += toString(val);
         }
         return r + "}";
      }

      String r = cl.getName();
      // inspect the fields of this class and all superclasses
      do {
         r += "[";
         Field[] fields = cl.getDeclaredFields();
         AccessibleObject.setAccessible(fields, true);
         // get the names and values of all fields
         for (Field f : fields) {
            if (!Modifier.isStatic(f.getModifiers())) {
               if (!r.endsWith("[")) r += ",";
               r += f.getName() + "=";
               try {
                  Class t = f.getType();
                  Object val = f.get(obj);
                  if (t.isPrimitive()) r += val;
                  else r += toString(val);
               } catch (Exception e) {
                  e.printStackTrace();
               }
            }
         }
         r += "]";
         cl = cl.getSuperclass();
      } while (cl != null);

      return r;
   }    
}

Отражение - позволить объекту увидеть их внешний вид. Этот аргумент, похоже, не имеет ничего общего с рефлексией. На самом деле, это способность «самоидентифицироваться».

Отражение само по себе является словом для таких языков, которые не обладают способностью к самопознанию и самочувствию, как Java и C #. Поскольку у них нет способности к самопознанию, когда мы хотим наблюдать, как это выглядит, у нас должна быть другая вещь, чтобы подумать о том, как это выглядит. Отличные динамические языки, такие как Ruby и Python, могут воспринимать свое отражение без помощи других людей. Можно сказать, что объект Java не может воспринимать, как он выглядит без зеркала, которое является объектом класса отражения, но объект в Python может воспринимать его без зеркала. Вот почему нам нужно отражение в Java.

Со страницы документации Java

java.lang.reflectПакет предоставляет классы и интерфейсы для получения отражающей информации о классах и объектах. Reflection обеспечивает программный доступ к информации о полях, методах и конструкторах загруженных классов, а также использование отраженных полей, методов и конструкторов для работы с их соответствующими аналогами в рамках ограничений безопасности.

AccessibleObjectпозволяет подавить проверки доступа, если необходимо ReflectPermission.

Классы в этом пакете, наряду с java.lang.Classприложениями, такими как отладчики, интерпретаторы, инспекторы объектов, браузеры классов и сервисы, такие как Object Serializationи JavaBeansкоторым требуется доступ либо к открытым членам целевого объекта (на основе его класса времени выполнения), либо к членам, объявленным данный класс

Включает в себя следующие функции.

1. Получение объектов класса,
2. Изучение свойств класса (поля, методы, конструкторы),
3. Установка и получение значений полей,
4. Вызывая методы,
5. Создание новых экземпляров объектов.

Посмотрите на эту ссылку документации для методов, представленныхClass классом.

Из этой статьи (Деннис Сосноски, президент Sosnoski Software Solutions, Inc) и этой статьи (pdf-исследования безопасности):

Я вижу значительные недостатки, чем использование отражения

Пользователь Reflection:

1. Это обеспечивает очень универсальный способ динамического связывания программных компонентов.
2. Это полезно для создания библиотек, которые работают с объектами очень общими способами.

Недостатки отражения:

1. Отражение намного медленнее, чем прямой код, когда используется для доступа к полям и методам.
2. Это может скрыть то, что на самом деле происходит внутри вашего кода
3. Обход исходного кода может создать проблемы с обслуживанием
4. Код отражения также более сложен, чем соответствующий прямой код
5. Это позволяет нарушать ключевые ограничения безопасности Java, такие как защита доступа к данным и безопасность типов

Общие нарушения:

1. Загрузка ограниченных классов,
2. Получение ссылок на конструкторы, методы или поля ограниченного класса,
3. Создание новых экземпляров объекта, вызов методов, получение или установка значений полей ограниченного класса.

Посмотрите на этот вопрос SE, касающийся злоупотребления функцией отражения:

Как мне прочитать приватное поле в Java?

Резюме:

Небезопасное использование его функций из системного кода также может легко привести к компрометации режима безопасности Java l. Так что используйте эту функцию экономно

Как предполагает само имя, оно отражает то, что оно содержит, например, метод класса и т. Д., Помимо предоставления возможности динамического вызова экземпляра метода, создающего экземпляр во время выполнения.

Он используется многими фреймворками и приложениями под лесом для вызова сервисов, фактически не зная кода.

Reflection дает вам возможность писать более общий код. Это позволяет вам создавать объект во время выполнения и вызывать его метод во время выполнения. Следовательно, программа может быть сделана высоко параметризованной. Это также позволяет исследовать объект и класс, чтобы обнаружить его переменные и метод, выставленный внешнему миру.

Reflectionимеет много применений . Тот, с которым я больше знаком, - это возможность создавать код на лету.

IE: динамические классы, функции, конструкторы - на основе любых данных (xml / array / sql results / hardcoded / etc ..)

Я хочу ответить на этот вопрос примером. Прежде всего, Hibernateпроект использует Reflection APIгенерацию CRUDоператоров для преодоления пропасти между запущенным приложением и хранилищем сохраняемости. Когда все меняется в домене,Hibernate они должны знать о них, чтобы сохранить их в хранилище данных и наоборот.

Альтернативно работает Lombok Project . Он просто внедряет код во время компиляции, в результате код вставляется в классы вашего домена. (Я думаю, что это нормально для добытчиков и сеттеров)

Hibernate выбрал reflection потому что это оказывает минимальное влияние на процесс сборки приложения.

А из Java 7 мы имеем MethodHandles, который работает как Reflection API. В проектах для работы с регистраторами мы просто копируем и вставляем следующий код:

Logger LOGGER = Logger.getLogger(MethodHandles.lookup().lookupClass().getName());

Потому что в этом случае сложно сделать опечатку.

Как мне кажется, лучше объяснить на примере, и ни один из ответов, похоже, не делает этого ...

Практическим примером использования отражений может быть языковой сервер Java, написанный на Java, или языковой сервер PHP, написанный на PHP, и т. Д. Language Server предоставляет вашим IDE такие возможности, как автозаполнение, переход к определению, контекстная помощь, типы подсказок и многое другое. Чтобы все имена тегов (слова, которые могут быть автоматически заполнены) отображать все возможные совпадения при вводе, языковой сервер должен проверять все, что касается класса, включая блоки документов и закрытые члены. Для этого нужно отражение указанного класса.

Другим примером будет юнит-тест частного метода. Один из способов сделать это - создать отражение и изменить область действия метода на public на этапе настройки теста. Конечно, можно утверждать, что частные методы не следует тестировать напрямую, но это не главное.