java - 为什么语言里要提供“反射”功能？

Question

为什么需要反射，这不是破坏了封装吗?

Answer 1

1.为什么需要反射？
反射（reflection）允许静态语言在运行时（runtime）检查、修改程序的结构与行为。
在静态语言中，使用一个变量时，必须知道它的类型。在Java中，变量的类型信息在编译时都保存到了class文件中，这样在运行时才能保证准确无误；换句话说，程序在运行时的行为都是固定的。如果想在运行时改变，就需要反射这东西了。举个例子：
在Spring中，有这样的java bean配置：

<bean id="someID" class="net.liujiacai.Foobar">
    <property name="someField" value="someValue" />
</bean>

spring在处理这个bean标签时，发现class属性指定的是net.liujiacai.Foobar这个类，就会调用Class.forName(String)来实例化这个类，再通过反射，可以取到someField属性的值了。
如果我们想改变这个程序运行时的信息，我们这里直接修改bean，property的属性即可，无需重新编译。

在动态语言中，使用变量不需要声明类型，因而不需要这反射这种机制。
比如在javascript中，我们知道有个变量foobar，不管foobar有没有sayHello()属性，我们都可以这么写：

foobar.sayHello()

因为没有类型检查，这里这么写是允许的。至于在运行时报不报错，就要看运行时foobar的真正值了。

2.反射是不是破坏了封装性？
答案可以说是，也可以说不是。
说是，是因为，通过运用反射机制API，确实可以访问到一个对象的私有成员。
说不是，是因为，并不是所有的反射API，都破坏了封装性。即使因某种必要原因，访问了私有成员，封装的目的还是不变的。比如，在Java种，你想让hello与hi等价。也就是说让"hello".equals("hi") == true，你可以这么做：

Field value = String.class.getDeclaredField("value");
value.setAccessible(true);
value.set("hello", "hi".toCharArray());
System.out.println("hello".equals("hi"));
//输出true

其实真正的封装是种理想的状态，不见得是面向对象中的银弹。现实中，有些场合也许破坏封装性是种更明智的选择。

参考：
- Java Reflection Tutorial
- Dosen't Reflection API break the very purpose of Data encapsulation?

Answer 2

我认为主要是方便编写具有更好用的 API 的类库。

举个例子，多数 PHP 路由框架会允许你提供一个对象，这个对象中的每个 public 的非 static 方法都会对应到一个 url 上，例如 app->use('/account', new Account());, 如果 Account 中有个 login 方法，那么会被对应到 /account/login, 如果 PHP 不提供任何形式的 反射，那么是无法实现这样的功能的。

再比如多数 PHP 的 ORM 允许你像读写对象属性一样地修改数据库记录。当然，这个 功能 在 PHP 里不叫反射，但也是通过赋予程序在运行时获取和修改编译时（在传统的面向对象概念里，属性应该是编译时确定的）数据的方式，便于程序（主要是库）设计出更好的 API.

反射和「魔术方法」之类的技术的确会降低代码被静态分析的可能性，尤其是对于静态类型的语言，例如在 PHP 里（当然，PHP 不算静态类型）如果你使用了魔术方法，就很难得到 IDE 的代码补全和语法检查了。

所以我认为反射和类似的功能只应当被用在类库的设计中，而且一定要经过充分的测试，滥用这些特征会写出难以维护和漏洞百出的代码。