反射与注解¶

反射允许程序在运行时查询类型信息、查找成员并执行相应操作。注解则把结构化元数据附加到类、方法或字段等位置，供编译器、工具或运行时代码读取。

Class 与反射对象¶

语法：

Class<String> type = String.class;
Class<?> actualType = object.getClass();
Class<?> loadedType = Class.forName("java.lang.String");

Class 表示运行时的类型。Method、Field 和 Constructor 分别表示方法、字段和构造器。

操作	常用 API
获取公开方法	`getMethod`、`getMethods`
获取当前类声明的方法	`getDeclaredMethod`、`getDeclaredMethods`
查找构造器	`getConstructor`、`getDeclaredConstructor`
执行方法	`Method.invoke`
创建对象	`Constructor.newInstance`
查询字段	`getField`、`getDeclaredField`、`getDeclaredFields`
类型信息	`getName`、`getSimpleName`、`getSuperclass`、`getInterfaces`

getMethods() 包括可见的继承公开方法，getDeclaredMethods() 主要查询当前类声明的方法。getDeclaredFields() 等按名称查询的 API 不保证返回顺序，需要固定顺序时自行排序。找到成员不代表已经获得调用它的权限。

注解的声明¶

注解类型通过 @interface 声明。注解可以携带元素，元素可以有默认值：

@interface Course {
    String name();
    int hours() default 10;
}

按元素数量，注解分为标记注解（没有元素）、单值注解（只有一个 value() 元素）和多值注解。单值注解在使用时可以省略元素名，例如 @Course("Java") 等价于 @Course(value = "Java")。

注解元素支持的类型有限：基本类型、String、Class、枚举、其他注解，以及这些类型的数组。

内置注解与元注解¶

注解	作用
`@Override`	检查方法是否覆盖父类型的方法
`@Deprecated`	标记不建议继续使用的 API
`@SuppressWarnings`	抑制指定编译警告，应限定范围
`@Target`	规定可以标注的程序元素，如方法、字段、类型
`@Retention`	规定保留到源码、类文件还是运行时
`@Documented`	让注解出现在 javadoc 生成的文档中
`@Inherited`	子类可以继承父类上的注解，仅对类注解有效

需要运行时反射读取的自定义注解，应使用 RetentionPolicy.RUNTIME。注解本身不会自动执行逻辑，需要相应的处理代码。

示例：读取方法说明并调用方法¶

Main.java

import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;
import java.lang.reflect.Method;

public class Main {
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    @Target(ElementType.METHOD)
    public @interface Topic {
        String value();
    }

    public static class Lesson {
        @Topic("Reflection")
        public String describe() {
            return "Read metadata, then call the method.";
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws ReflectiveOperationException {
        Lesson lesson = new Lesson();
        Method method = Lesson.class.getMethod("describe");
        Topic topic = method.getAnnotation(Topic.class);

        System.out.println("Topic: " + topic.value());
        System.out.println(method.invoke(lesson));
    }
}

输出：

Topic: Reflection
Read metadata, then call the method.

示例明确知道注解存在，所以直接读取 value()。处理任意类型时，应检查 getAnnotation() 是否返回 null。

示例：读取私有字段¶

Main.java

import java.lang.reflect.Field;
import java.util.Arrays;
import java.util.Comparator;

public class Main {
    public static class Lesson {
        private final String title;
        private final int pages;

        public Lesson(String title, int pages) {
            this.title = title;
            this.pages = pages;
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws ReflectiveOperationException {
        Lesson lesson = new Lesson("Java IO", 12);
        Class<?> type = lesson.getClass();

        System.out.println("Class: " + type.getSimpleName());
        Field[] fields = type.getDeclaredFields();
        Arrays.sort(fields, Comparator.comparing(Field::getName));
        for (Field field : fields) {
            field.setAccessible(true);
            System.out.println(field.getName() + " = " + field.get(lesson));
        }
    }
}

输出：

Class: Lesson
pages = 12
title = Java IO

getDeclaredFields 的返回顺序没有保证，按名称排序后输出才固定。私有字段默认不能访问，setAccessible(true) 请求绕过检查；现代 Java 的模块边界可能限制这种操作，业务代码应优先使用公开 API。

编译期与运行时处理¶

编译期注解处理器可以检查源码并生成代码；运行时框架可以通过反射读取保留的元数据，再注册组件或执行调用。两者发生的阶段不同，也有不同的性能和部署特点。

setAccessible(true) 不保证能够绕过所有限制；优先使用公开 API，确有需要时再理解模块开放规则。

注意事项¶

Method.invoke 中被调用方法抛出的异常会包装为 InvocationTargetException，可通过原因链查看原始异常。
反射按名称查找成员，重命名和参数类型变化可能导致运行时失败。
getDeclaredMethod 不会自动遍历所有父类的声明。
不要通过反射直接修改对象内部状态来替代正常的业务接口。
读取注解前先判断 getAnnotation 是否返回 null，不能假设所有元素都被标注。

练习¶

给 Lesson 增加一个没有 @Topic 的公开方法，遍历声明的方法，仅输出带有注解的方法名称。为查询结果自行排序。
给 @Course 增加 hours() 默认值，标注两个课程并分别省略、覆盖 hours 元素，通过反射读取并比较结果。