C#中的Reflection反射

编程技术
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生成模型：QwQ-32B，生成时间：2025 03-18 20:50

在 C# 中，Reflection（反射） 是一种 运行时检查和操作程序集、类型、方法、属性等元数据 的机制。它允许程序在运行时动态获取对象的信息（如类型、方法、字段）、创建对象、调用方法，甚至修改对象的状态。反射是 C# 中实现 动态编程 的核心工具之一。

反射的核心概念

反射的核心是通过 System.Type 类来表示类型信息，并通过该类的成员（如 GetMethods()、GetProperties() 等）获取类型的所有成员（方法、属性、字段等）。

反射的主要用途

  1. 动态类型检查：在运行时获取对象的类型信息。
  2. 动态创建对象：根据类型名称创建对象实例。
  3. 动态调用方法：在运行时调用对象的方法。
  4. 动态访问属性/字段：读取或修改对象的属性或字段值。
  5. 插件系统：通过加载外部程序集（DLL）动态扩展功能。

反射的基本步骤

步骤 1：获取类型信息

通过以下方式获取 Type 对象：

  • 直接通过类型名：typeof(类型)
  • 通过对象实例：object.GetType()
  • 通过程序集加载类型：assembly.GetType("全名")

步骤 2：操作类型信息

  • 获取方法、属性、字段等。
  • 创建对象实例。
  • 调用方法或访问成员。

示例代码

以下是一个完整的示例，演示如何通过反射动态创建对象、调用方法、访问属性：

定义一个测试类

public class Person
{
    public string Name { get; set; }
    public int Age { get; set; }

    public Person(string name, int age)
    {
        Name = name;
        Age = age;
    }

    public void SayHello()
    {
        Console.WriteLine($"Hello, my name is {Name}, I'm {Age} years old.");
    }
}

使用反射操作该类

using System;
using System.Reflection;

public class Program
{
    public static void Main()
    {
        // 步骤1：获取Person类型的Type对象
        Type personType = typeof(Person);

        // 步骤2：创建Person对象实例（通过构造函数）
        ConstructorInfo constructor = personType.GetConstructor(new Type[] { typeof(string), typeof(int) });
        object personInstance = constructor.Invoke(new object[] { "Alice", 30 });

        // 步骤3：调用实例方法SayHello()
        MethodInfo method = personType.GetMethod("SayHello");
        method.Invoke(personInstance, null); // 输出：Hello, my name is Alice, I'm 30 years old.

        // 步骤4：访问属性Name和Age
        PropertyInfo nameProperty = personType.GetProperty("Name");
        PropertyInfo ageProperty = personType.GetProperty("Age");

        Console.WriteLine($"Name: {nameProperty.GetValue(personInstance)}"); // Alice
        Console.WriteLine($"Age: {ageProperty.GetValue(personInstance)}");   // 30

        // 步骤5：修改属性值
        nameProperty.SetValue(personInstance, "Bob");
        ageProperty.SetValue(personInstance, 25);

        // 再次调用方法查看修改后的值
        method.Invoke(personInstance, null); // 输出：Hello, my name is Bob, I'm 25 years old.
    }
}

关键方法和类

核心类

  1. Type 类：表示类型信息。
    • GetMethods()：获取类型的所有方法。
    • GetProperties()：获取类型的所有属性。
    • GetFields()：获取类型的所有字段。
    • GetConstructor()：获取构造函数。
  2. Assembly 类：表示程序集（如 DLL 或 EXE）。
    • Assembly.Load()：加载程序集。
    • GetTypes()：获取程序集中的所有类型。
  3. MethodInfo、PropertyInfo、FieldInfo：分别表示方法、属性、字段的信息。

常用方法

  • 创建对象：
    object instance = Activator.CreateInstance(type, parameters); // 调用构造函数
  • 调用方法：
    MethodInfo method = type.GetMethod("MethodName");
method.Invoke(instance, parameters);
  • 访问属性：
    PropertyInfo property = type.GetProperty("PropertyName");
object value = property.GetValue(instance);
property.SetValue(instance, newValue);

典型应用场景

场景1：动态加载插件

// 加载外部程序集并创建类型实例
Assembly pluginAssembly = Assembly.LoadFrom("Plugin.dll");
Type pluginType = pluginAssembly.GetType("Plugin.PluginClass");
object pluginInstance = Activator.CreateInstance(pluginType);

场景2：序列化/反序列化

反射常用于框架（如 JSON 序列化）中，动态获取对象的属性并转换为其他格式。

场景3：依赖注入

通过反射创建对象并注入依赖项。

注意事项

  1. 性能开销：反射操作通常比直接代码调用慢，需避免在性能敏感的代码中频繁使用。
  2. 安全性：反射可以访问私有成员，需注意代码的安全性。
  3. 异常处理：使用反射时需处理可能的 NullReferenceException（如找不到方法或属性）。

示例代码总结

上述示例演示了以下反射操作：

  1. 通过 typeof() 获取类型。
  2. 通过构造函数创建对象。
  3. 动态调用方法和访问属性。
  4. 修改属性值并验证结果。

扩展阅读

  • System.Reflection.Emit：通过反射动态生成代码（如编译IL代码）。
  • dynamic 关键字：C# 4.0 引入的动态类型，底层依赖反射。

通过反射，可以实现高度灵活的代码逻辑，但需权衡性能和复杂度。