反射式编程

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在计算机学中，反射式编程（英语：reflective programming）或反射（英语：reflection），是指计算机程序在运行时（runtime）可以访问、检测和修改它本身状态或行为的一种能力。用比喻来说，反射就是程序在运行的时候能够“观察”并且修改自己的行为。 Wikipedia

反射经常作为软件测试的一部分，比如运行时创建/实例化模拟对象。

Java 语言解析 XML 文件的技术用到了反射。

简介

反射用于观察并修改程序在运行时的行为。一个反射导向的程序组件可以监测一个范围内的代码执行情况，可以根据获取的目标对象信息及与此相关的范围修改自身。这可通过在运行时动态分配程序代码实现。

在类型检测严格的面向对象的编程语言如 Java 中，一般需要在编译期间对程序中需要调用的对象的具体类型、接口（interface）、资料成员（fields）和方法的合法性进行检查。反射技术则允许将对需要调用的对象的消息检查工作从编译期间推迟到运行期间再现场执行。这样一来，可以在编译期间先不明确目标对象的接口（interface）名称、字段（fields），即对象的资料成员（成员变量）、可用方法，然后在运行根据目标对象自身的消息决定如何处理。它还允许根据判断结果进行实例化新对象和相关方法的调用。

反射主要用途就是使给定的程序，动态地适应不同的运行情况。利用面向对象建模中的多态（多态性）也可以简化编写分别适用于多种不同情形的功能代码，但是反射可以解决多态（多态性）并不适用的更普遍情形，从而更大程度地避免硬编码（即把代码的细节“写死”，缺乏灵活性）的代码风格。

优点

支持反射的语言提供了一些在早期高级语言中难以实现的运行时特性。

可以在一定程度上避免硬编码，提供灵活性和通用性。
可以作为一个第一类对象发现并修改源代码的结构（如代码块、类、方法、协议等）。
可以在运行时像对待源代码语句一样动态解析字符串中可执行的代码（类似 JavaScript 的 eval()函数），进而可将跟 class 或 function 匹配的字符串转换成 class 或 function 的调用或引用。
可以创建一个新的语言字节码解释器来给编程结构一个新的意义或用途。

缺点

此技术的学习成本高。面向反射的编程需要较多的高级知识，包括框架、关系映射和对象交互，以实现更通用的代码执行。
同样因为反射的概念和语法都比较抽象，过多地滥用反射技术会使得代码难以被其他人读懂，不利于合作与交流。
由于将部分信息检查工作从编译期推迟到了运行期，此举在提高了代码灵活性的同时，牺牲了一点点运行效率。

例子

下列代码将创建类Foo的一个实例foo，并调用它的方法PrintHello。

Go

import "reflect"

// Without reflection
f := Foo{}
f.Hello()

// With reflection
fT := reflect.TypeOf(Foo{})
fV := reflect.New(fT)

m := fV.MethodByName("Hello")
if m.IsValid() {
    m.Call(nil)
}

Python

# Without reflection
obj = Foo()
obj.hello()

# With reflection
obj = globals()['Foo']() # globals() Return a dictionary representing the current global symbol table.
getattr(obj, 'hello')()  # getattr(object, name) Return the value of the named attribute of object.

# With eval
eval('Foo().hello()')

Java

import java.lang.reflect.Method;

// Without reflection
Foo foo = new Foo();
foo.hello();

// With reflection
try {
    // Alternatively: Object foo = Foo.class.newInstance();
    Object foo = Class.forName("complete.classpath.and.Foo").newInstance();

    Method m = foo.getClass().getDeclaredMethod("hello", new Class<?>[0]);
    m.invoke(foo);
} catch (Exception e) {
    // Catching ClassNotFoundException, NoSuchMethodException
    // InstantiationException, IllegalAccessException
}

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