在 .NET 开发的世界里，我们通常与静态代码打交道——我们在编写代码时就已经知道了类型、方法和属性。然而，你是否想过：如果我们需要在程序运行时动态地检查代码、调用方法，甚至创建一个我们从未见过的类的实例，该怎么做呢？ 这就是 C# 反射 登场的地方。
在这篇文章中，我们将深入探讨什么是反射，它是如何工作的，以及为什么它被称为 C# 中最强大的“元数据”操作工具。我们将一起探索如何在运行时“解剖”我们的代码，并通过大量实用的代码示例来掌握这项技术。无论你是想编写插件架构，还是仅仅是想更深入地理解 .NET 的内部机制，这篇指南都将为你提供坚实的基础。
什么是反射？
简单来说，反射是描述代码中类型、方法和字段元数据的过程。想象一下，你的程序是一个房子，静态代码是你建造房子时的图纸。而反射，就像是一个神奇的 X 光透视仪，允许我们在房子建好之后（程序运行时），透过墙壁去查看里面的结构（类、成员），甚至去改变家具的位置（修改属性值或调用方法）。
通过 System.Reflection 命名空间，我们可以获取有关已加载程序集的数据，以及其中包含的类、方法和值类型等元素。它打破了编译期和运行期的界限，让我们编写的代码具有了动态行为的能力。
System.Reflection 的核心家族
为了使用反射，我们需要熟悉 .NET 为我们准备的一套强大的工具类。下表列出了我们最常打交道的几个核心成员。我们将详细解释它们的作用，因为掌握这些类的用途是灵活运用反射的第一步。
描述
—
这是一个容器级别的类。它描述一个程序集，也就是你编译生成的 .dll 或 .exe 文件。通过它，我们可以加载外部插件或读取程序集的版本信息。
它就像程序集的身份证，使用唯一的名称（包括版本、文化等信息）来标识一个程序集。
描述类构造函数。如果我们想动态创建一个对象，我们需要先找到它的构造函数。
描述类方法。它不仅告诉我们方法的名字，更重要的是，它允许我们在运行时调用这个方法。
描述方法的参数。通过它，我们可以知道调用某个方法需要传递什么类型的数据。
描述事件信息。用于动态订阅或取消订阅事件。
发现属性的特性。它允许我们读取属性的值或给属性赋值。
它是上面很多类的基类，提供了获取有关成员特性的通用信息。> 注意： System.Reflection 命名空间中包含的类远不止这些，上表仅列出了我们在日常开发中最常用的核心类。
实战入门：探查类型元数据
让我们从一个最简单的例子开始。在反射的世界里，一切始于 Type 类。Type 类代表了类型的声明，它是反射的入口点。
在下面的 示例 1 中，我们将演示如何使用 typeof 方法将类型加载，并利用反射挖掘出 string 类的底层信息。
#### 示例 1：挖掘基础类型的元数据
在这个场景中，我们并不想创建一个字符串，而是想知道“字符串”这个类型本身的秘密。比如它的全名是什么？它继承自谁？
// C# program to illustrate the use of Reflection
using System;
using System.Reflection;
namespace Reflection_Demo {
class Program {
// Main Method
static void Main(string[] args)
{
// 步骤 1：获取 Type 对象
// typeof 运算符在编译时解析，是获取 Type 对象最直接的方式
Type t = typeof(string);
// 步骤 2：使用反射查找与 t 相关的元数据
// 就像查看 X 光片一样，我们打印出类型的基本信息
Console.WriteLine("名称 : {0}", t.Name); // 仅类名
Console.WriteLine("全名 : {0}", t.FullName); // 包含命名空间的完整名称
Console.WriteLine("命名空间 : {0}", t.Namespace); // 所属命名空间
Console.WriteLine("基类型 : {0}", t.BaseType); // 继承的父类
}
}
}
输出结果：
名称 : String
全名 : System.String
命名空间 : System
基类型 : System.Object
深度解析：
在这个例子中，Type 类充当了角色的“体检报告”。注意 INLINECODE5d7d540f 输出的是 INLINECODEc8a61b0e，这证实了在 C# 中，万物皆对象（即使是 String）。通过反射，我们可以在不实例化字符串的情况下，仅仅通过“Type”就能了解它的遗传结构。
进阶实战：动态获取程序集的所有细节
仅仅查看一个类型是不够的。在企业级开发中，我们经常需要分析整个程序集（Assembly），也就是遍历其中定义的所有类、方法，甚至方法的参数。这在编写文档生成器、代码分析工具或通用序列化器时非常有用。
让我们看一个更复杂的场景。
#### 示例 2：全方位解剖程序集
在这段代码中，我们不再手动指定 typeof(string)，而是直接询问当前程序：“嘿，你里面都有哪些类？” 然后，对于每一个类，我们再问：“你里面有哪些方法？” 对于每一个方法，我们甚至追问：“你需要什么参数？”
// C# program to illustrate the deep use of Reflection
using System;
using System.Reflection;
namespace Reflection_Metadata {
// 定义一个学生类作为我们的观察对象
class Student {
// 属性定义
public int RollNo { get; set; }
public string Name { get; set; }
// 无参构造函数
public Student()
{
RollNo = 0;
Name = string.Empty;
}
// 带参数的构造函数
public Student(int rno, string n)
{
RollNo = rno;
Name = n;
}
// 方法：显示学生数据
public void displayData()
{
Console.WriteLine("Roll Number : {0}", RollNo);
Console.WriteLine("Name : {0}", Name);
}
}
class GFG {
// 主方法
static void Main(string[] args)
{
// 步骤 1：获取当前正在运行的程序集
// Assembly.GetExecutingAssembly() 加载了当前代码所在的程序集
Assembly executing = Assembly.GetExecutingAssembly();
// 步骤 2：获取该程序集中定义的所有类型（类、结构体等）
Type[] types = executing.GetTypes();
foreach(var item in types)
{
// 显示每个类型的名称
Console.WriteLine("类 : {0}", item.Name);
// 步骤 3：获取该类型下所有的方法
// GetMethods() 默认返回所有 public 方法，包含继承自 Object 的方法（如 ToString, Equals）
MethodInfo[] methods = item.GetMethods();
foreach(var method in methods)
{
// 显示方法名称
Console.WriteLine("--> 方法 : {0}", method.Name);
// 步骤 4：获取方法的参数信息
ParameterInfo[] parameters = method.GetParameters();
foreach(var arg in parameters)
{
// 显示参数名称和类型
Console.WriteLine("----> 参数 : {0} 类型 : {1}",
arg.Name, arg.ParameterType);
}
}
}
}
}
}
输出结果（部分）：
Class : Student
--> Method : get_RollNo
--> Method : set_RollNo
----> Parameter : value Type : System.Int32
--> Method : get_Name
--> Method : set_Name
----> Parameter : value Type : System.String
--> Method : displayData
--> Method : ToString
--> Method : Equals
----> Parameter : obj Type : System.Object
...
代码解读：
通过这个例子，你会发现反射非常诚实。它不仅暴露了我们编写的 INLINECODE1192a1d1 方法，还暴露了编译器自动生成的 INLINECODE508fcee7、INLINECODE4182fb09（属性的底层实现），以及继承自 INLINECODEac19d0eb 的 INLINECODE3cda8de9 等方法。这展示了反射的一个特性：它是无过滤的、底层的视图。在实际开发中，我们通常需要通过过滤（例如 INLINECODE6abc4987）来筛选出我们真正关心的成员。
深入应用：动态操作（Late Binding）
查看元数据只是反射的“读”功能。反射最强大的地方在于它的“写”和“执行”功能。这被称为 后期绑定。
想象一下，你正在开发一个支持插件的应用程序。你事先不知道插件里有什么类，但你希望只要插件里有一个名为 Run 的方法，你就能调用它。
#### 示例 3：动态实例化与调用
让我们看一个完整的例子，展示如何动态创建对象并动态调用方法。
using System;
using System.Reflection;
namespace DynamicInvocation
{
// 定义一个简单的计算器类
public class Calculator
{
public int Add(int a, int b)
{
return a + b;
}
public void PrintMessage(string msg)
{
Console.WriteLine("消息来自动态对象: " + msg);
}
}
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
// 1. 获取类型
Type calcType = typeof(Calculator);
// 2. 动态创建实例
// Activator.CreateInstance 相当于 new Calculator()
object calcInstance = Activator.CreateInstance(calcType);
// 3. 获取我们要调用的方法信息
// 注意：我们要指定参数类型以区分重载
MethodInfo addMethod = calcType.GetMethod("Add", new[] { typeof(int), typeof(int) });
// 4. 动态调用方法
// Invoke 的第一个参数是实例对象，第二个是参数数组
object result = addMethod.Invoke(calcInstance, new object[] { 10, 20 });
Console.WriteLine("动态调用 Add(10, 20) 的结果是: {0}", result);
// 让我们再试试调用无返回值的方法
MethodInfo printMethod = calcType.GetMethod("PrintMessage");
printMethod.Invoke(calcInstance, new object[] { "你好，反射！" });
}
}
}
输出结果：
动态调用 Add(10, 20) 的结果是: 30
消息来自动态对象: 你好，反射！
这个例子告诉我们什么？
请注意 INLINECODEed2910f3 这一行。我们并没有在代码中写 INLINECODE9572a908。我们是把方法名当成字符串处理，把参数当成数组传递。这意味着，你可以从配置文件中读取方法名，然后根据用户输入来决定调用哪个方法。这就是脚本语言般的灵活性，但发生在强类型的 C# 中。
示例 4：动态读写属性
除了调用方法，我们还经常需要动态地读取或修改对象的属性值。这在编写 ORM（对象关系映射）框架或数据绑定器时至关重要。
using System;
using System.Reflection;
namespace PropertyReflection
{
public class User
{
public string Name { get; set; }
public int Age { get; set; }
public override string ToString()
{
return $"Name: {Name}, Age: {Age}";
}
}
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
User user = new User { Name = "初始值", Age = 0 };
Console.WriteLine("原始对象: " + user);
Type userType = typeof(User);
// 动态设置 Name 属性
PropertyInfo nameProperty = userType.GetProperty("Name");
if (nameProperty != null && nameProperty.CanWrite)
{
// SetValue(对象, 新值)
nameProperty.SetValue(user, "张三");
}
// 动态设置 Age 属性
PropertyInfo ageProperty = userType.GetProperty("Age");
if (ageProperty != null && ageProperty.CanWrite)
{
// SetValue(对象, 新值)
ageProperty.SetValue(user, 25);
}
// 动态读取 Name 属性
string currentName = (string)nameProperty.GetValue(user);
Console.WriteLine("读取到的名字: " + currentName);
Console.WriteLine("修改后的对象: " + user);
}
}
}
实际应用场景与最佳实践
既然我们已经掌握了反射的基本用法，那么在实际开发中，我们应该在哪些地方使用它呢？
- 开发插件架构：如果你的应用程序需要支持第三方插件，你无法预先引用插件的 DLL。通过反射，你可以在运行时加载插件 DLL，查找实现了特定接口的类，并实例化它们。
- 通用库开发：像 JSON 序列化库或 ASP.NET Core 这样的框架，完全依赖于反射。它们不知道你的类里有 INLINECODE89841029 还是 INLINECODE6a08a72f，它们通过反射遍历所有属性来进行映射。
- 消除重复代码：如果你发现自己在写大量 INLINECODEf11d6092 或 INLINECODEc38c57c6 代码来处理不同的类型，或者写大量重复的赋值代码（例如把 DTO 复制到 Model），反射可以帮你用几行循环代码自动化这些过程。
性能与安全：反射的代价
虽然反射很强大，但就像所有的魔法一样，它是有代价的。我们必须清楚两个主要的副作用：
- 性能开销：反射操作比直接调用代码要慢得多。因为它涉及元数据查找、安全检查等步骤。在性能敏感的循环中，应当避免过度使用反射。
优化建议*：如果你必须在循环中反射，可以考虑使用 DynamicMethod 或 表达式树 编译成委托来缓存反射结果，这样可以极大地提高性能。
- 安全性：反射可以绕过访问修饰符的限制（例如，它可以调用
private方法）。
最佳实践*：不要让不受信任的代码随意调用反射，否则它可能会破坏你的封装性，甚至修改你不希望被修改的内部状态。
总结与展望
在这篇文章中，我们不仅学习了反射的定义，还通过从简单的类型查看到复杂的动态调用，一步步揭开了 System.Reflection 的面纱。我们看到了：
- 如何使用 Type、MethodInfo 和 PropertyInfo 等核心类。
- 如何动态加载程序集并创建对象实例。
- 如何在运行时调用方法和修改属性值。
掌握了反射，意味着你不再受限于编译时的代码，你可以写出更加灵活、通用的程序。不过，请记住“能力越大，责任越大”，在享受灵活性的同时，一定要注意性能和安全性的平衡。
下一步，建议你尝试编写一个简单的“控制台命令处理器”：用户输入文本指令（如 "Help"），程序通过反射查找项目中所有以 "Command" 结尾的类并执行它们。这将是一个巩固反射知识的绝佳练习！
希望这篇文章能帮助你更好地理解 C# 反射。如果你有任何疑问或想法，欢迎继续探讨！