Java 反射實戰：運行時動態訪問與修改對象私有字段完整指南

反射三大核心類速覽

實驗對象：Book & Page

class Book {
    public String title;
    public int length = 0;
    public ArrayList<Page> pages = null;

    @Override public String toString() {
        return "Book:\n  title=" + title + "\n  length=" + length + "\n  pages=" + pages;
    }
}
class Page { @Override public String toString() { return "  page\n"; } }

場景 1：修改基本類型字段

Book book = new Book();
Class<?> clazz = book.getClass();
Field f = clazz.getField("length");           // 僅能獲取 public 字段
f.setInt(book, 9);                            // 直接按類型寫入
System.out.println(book);  // length=9

場景 2：批量修改所有 public 字段（按類型分發）

Book book = new Book();
for (Field f : book.getClass().getFields()) {
    f.setAccessible(true);  // 允許訪問私有/受保護（此處 public 可省略）
    if (f.getType() == String.class) {
        f.set(book, "格林童話");
    } else if (f.getType() == int.class) {
        f.set(book, 199);
    }
}
// 結果：title=格林童話, length=199

場景 3：動態構造泛型集合字段

挑戰：pages 是 ArrayList<Page>，運行時泛型擦除，但可通過 getGenericType() 獲取 ParameterizedType 解析實際類型參數。

Book book = new Book();
Field f = book.getClass().getField("pages");
f.setAccessible(true);

// 1. 解析泛型類型：ArrayList → Page.class
ParameterizedType pt = (ParameterizedType) f.getGenericType();
Class<?> elementClass = (Class<?>) pt.getActualTypeArguments()[0];  // Page.class

// 2. 實例化元素並裝入 List
Object pageInstance = elementClass.getDeclaredConstructor().newInstance();
List<Object> list = new ArrayList<>();
list.add(pageInstance);

// 3. 寫入字段
f.set(book, list);
System.out.println(book);  // pages=[page]

關鍵技術點總結

• getField vs getDeclaredField：前者含繼承的 public 字段，後者含本類所有字段（含私有），不含繼承。
• setAccessible(true)：暴力反射開關，繞過 Java 訪問檢查，慎用於生產代碼（模塊化系統可能拒絕）。
• 泛型保留：字段、方法、構造器的泛型簽名在字節碼中保留，可通過 getGenericType() 獲取。
• newInstance()：調用無參構造器；若需帶參構造器，用 clazz.getConstructor(Types...).newInstance(args...)。

實際應用場景

• 框架開發：ORM 自動映射結果集到 Bean、依賴注入容器掃描註解、序列化庫遍歷字段。
• 測試工具：單元測試中設置私有狀態、Mock 靜態方法。
• 熱加載/插件系統：動態加載類並實例化、調用擴充點方法。

性能與安全提示

• 反射比直接調用慢 10~100 倍（JIT 難優化），熱點路徑請緩存 Field/Method 對象。
• Java 9+ 模塊系統（JPMS）預設封裝內部包，需在 module-info.java 中 opens 或命令行 --add-opens。
• 安全管理器環境下 setAccessible 可能拋出 InaccessibleObjectException。