Reflexion (Programmierung)
In der Programmierung bedeutet Reflexion (engl. reflection) bzw. Introspektion, dass ein Programm Erkenntnisse über seine eigene Struktur gewinnen kann.
Eine wichtige Rolle spielt Reflexion im Zusammenhang mit typensicherer Programmierung, aber auch in Fragen der Persistenz (persistente Datenhaltung von Objekten und deren Beziehungen).
Reflexion ermöglicht es bei objektorientierter Programmierung beispielsweise, zur Laufzeit Informationen über Klassen oder deren Instanzen abzufragen. Bei einer Methode sind das unter anderem deren Sichtbarkeit, der Datentyp des Rückgabewertes oder der Typ der Übergabeparameter. Die Umsetzung der Abfragemöglichkeiten ist sprachspezifisch.
Für die Realisierung der Reflexion ist das Speichern von Metainformation im Binärcode des Programms notwendig. Bei interpretierenden Programmiersprachen liegt zur Ausführungszeit der ursprüngliche Programmcode vor, was neben dem Zugriff auf die Strukturinformation (Methodendeklaration) auch den Zugriff auf die Implementierung ermöglicht. Beispiele dafür sind Lisp, Python. Aber auch Java und alle Sprachen für Verwendung mit dem .NET-Framework, wie z.B. C#, VB.NET oder IronPython, da das .NET Framework von sich aus Reflexion zur Verfügung stellt und alle Sprachen, die das .NET-Framework verwenden, laut CLS (Common language specification) die entsprechenden Informationen als Metadaten speichern müssen.
Die Ausführunggeschwindigkeit von Code per Reflexion ist langsamer als die von statischem Code. Dies liegt u.a. an den Stringvergleichen der entsprechenden Namen der gewünschten Methoden, Eigenschaften, usw. mit den Einträgen in den Metadaten. Jedoch bietet Reflexion eine sehr hohe Laufzeitflexibilität, da Code dynamisch aufgerufen werden kann, neue Instanzen erstellt oder sogar Typen und Objekte dynamisch neu strukturiert werden können.
Beispiel in Java
Das folgende Beispiel zeigt eine Methode, die eine beliebige andere Methode eines gegebenen Objekts aufruft und deren Rückgabewert zurückgibt. Aus Gründen der Vereinfachung unterstützt dieses Beispiel nur den Aufruf von Methoden ohne Parameter, die Zeichenketten ("String") zurückgeben.
public String getStringProperty(Object object, String methodname) {
String value = null;
try {
Method getter = object.getClass().getMethod(methodname, new Class[0]);
value = (String) getter.invoke(object, new Object[0]);
} catch (Exception e) {} //Fehlerbehandlung zwecks Übersichtlichkeit nicht implementiert.
return value;
}
Die folgende Anweisung würde dann die Methode getVorname() des Objekts person aufrufen und deren Rückgabewert ausgeben.
System.out.println("Vorname von " + person + " ist " + getStringProperty(person, "getVorname"));
Beispiel in C#
Das folgende Beispiel zeigt eine Methode, die der Funktionalität des Java-Beispiels entspricht.
public String GetStringProperty(Object obj, String methodName)
{
String value = null;
try {
MethodInfo methodInfo = obj.GetType().GetMethod(methodName);
value = (String)methodInfo.Invoke(obj, new Object[0]);
}
catch (Exception e) { } //Fehlerbehandlung auch hier zwecks Übersichtlichkeit nicht implementiert.
return value;
}
Beispiel in Python
x = "A string"
type(x) # ergibt <type 'str'>
x.__class__ # wie oben, <type 'str'>
x.__class__.__name__ # 'str'
# definiere eigene Klasse
class SomeClass(object):
def A(self):
pass
def B(self):
pass
classVar = "some class var"
y = SomeClass() # y ist jetzt eine Instanz von SomeClass
y # <__main__.SomeClass object at 0xb7b676cc>
y.__class__ # <class '__main__.SomeClass'>
y.__class__.__name__ # 'SomeClass'
# Gib Methoden und Attribute von y aus
for i in dir(y):
if i[0] != "_": # verstecke Spezialnamen (beginnen mit "_")
print "%s: %r" % (i, getattr(y, i))
# Ausgabe:
A: <bound method SomeClass.A of <__main__.SomeClass object at 0xb7b676cc>>
B: <bound method SomeClass.B of <__main__.SomeClass object at 0xb7b676cc>>
classVar: 'some class var'
Beispiel in Ruby
"a String".class # ergibt "String"
"a String".respond_to?(:size) # ergibt true -> das Objekt kann die Methode size ausführen
"a String".methods # Ergibt einen Array mit allen Methoden des Objektes
"a String".method(:concat).arity # Gibt die Anzahl der Parameter an, die die Methode concat verlangt
class Book
def initialize(*parameters)
@title, @author, @chapters = parameters
end
end
a_book = Book.new("Title of the Book", "Someone", ["chapter I", "chapter II", "chapter III"])
a_book.instance_variables # ergibt einen Array aller Instanzvariablen des Objektes: ["@title", "@author", "@chapters"]
Book.instance_methods # gibt alle Instanzmethoden der Klasse Book aus.