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Reflection

文章著作权归作者所有。转载请联系作者,并在文中注明出处,给出原文链接。
本文原更新于作者的github博客,这里给出链接

Reflection是什么

一般的程序的操作对象是数据(data),但有时候,我们想要在运行期获取有关程序自身的信息,例如我们想在编译器界面有一个类浏览器,这个时候,我们需要获取的就是有关程序集(program assemblies)自身的信息,这些信息我们称为元数据(metadata),程序获取自身或者其他程序集元数据的能力,就是反射(reflection)。反射这个词很精准地描述了这个行为的特征,实现反射的程序在编译期是不清楚自身获取的元数据是什么类型的,只能通过运行期元数据的反馈得知这个元数据的具体信息。在C#中,我们可以使用System.Reflection命名空间实现反射。

Type

基类库提供了一个叫Type的抽象类,这个类的设计初衷就是描述类型的特征。这个类的对象就是获取程序内的类型在运行时的信息的载体。Type是线程安全的。这是微软官方给出的Type的定义:

[System.Runtime.InteropServices.ClassInterface(System.Runtime.InteropServices.ClassInterfaceType.None)]
[System.Runtime.InteropServices.ComVisible(true)]
[System.Serializable]
public abstract class Type : System.Reflection.MemberInfo,
                           System.Reflection.IReflect,
                           System.Runtime.InteropServices._Type

可以看到,这是一个抽象类,故运行时获取的信息实际上是储存在Type的派生类RuntimeType中,但这个引用仍是Type类型。在描述上,为了方便起见,我们还是称它为Type类型。CLR会为每一个在程序中用到的类都生成一个储存类型信息的Type对象,这个类型的所有实例都指向这个对象。C#的typeof运算符以及Visual Basic提供的GetType()都可以获取类型信息。

using System;
using System.Reflection;

class Main {
    static void Main() {
        Type typeString = typeof(string);
        int a = 0;
        Type typeA = a.GetType();
        Console.WriteLine(typeString, typeA);
    }
}

Type给出了一系列描述、获取类型信息的Field、Property以及Method,下面给出一些常用的Property和Method。

Property Description
Assembly 声明这个类型的程序集,或者获取这个泛型定义的程序集
Attributes 这个类型的所有Attribute
Name 这个类型的名称
Namespace 这个类所在的命名空间
IsXXX 这个类型是否是XXX的真值
Method Description
GetConstructor() 获取这个类型所有的public构造方法
GetProperties() 获取这个类型所有的public属性
GetMethods() 获取这个类型所有的public方法
GetType() 获取这个类型当前的类型
using System;
using System.Reflection;

public class Main {
    static void Main() {
         Type type = GetType();
        string name = type.Name;
        Assembly assembly = type.Assembly;
        PropertyInfo[] propertyInfo = type.GetProperties();
        MethodInfo[] methodInfos = type.GetMethods();
        PropertyInfo[] propertyInfos = type.GetProperties();
        FieldInfo[] fieldInfos = type.GetFields();

        print(type);
        print(assembly);
        foreach (var it in fieldInfos) {
            print(it.Name);
        }
    }
}

应用

可以利用反射获取的程序集信息改变程序的运行。

泛型与反射结合是一种强大的插件工具开发方法。

using System;
using System.Reflection;

public class Utility<T> where T : class {
    
    private T target;
    private Type type;
    
    private void Instantiate() {
        type = typeof(T);
        ConstructorInfo constructor = type.GetConstructor(Type.EmptyTypes);
        target = (T)constructor.Invoke(null);
    }
    
    private void InvokeMethod(string methodName) {
        MethodInfo method = type.GetMethod(methodName);
        method.Invoke(target,null);
    }
}

在上面的代码中我们实现了一个简单的泛型类,它可以在不知道对象类型的情况下,通过反射获取并调用这个类的无参构造函数。GetConstructor在Type中有很多重载方法,我们使用的是GetConstructor(Type[])重载,这个方法可以让我们获取到这个类的构造参数类型列表为Type[]的构造方法,最后通过_Type接口提供的Invoke方法调用构造函数实例化一个泛型对象并将引用保存在target中。InvokeMethod的实现也是类似,使用GetMethod(string)重载,通过方法名获取方法信息,然后通过_MethodInfo接口提供的Invoke(Object, Object[])方法调用实例的无参方法。


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