В информатике отражение или рефлексия (синоним интроспекция, англ. reflection) означает процесс, во время которого программа может отслеживать и модифицировать собственную структуру и поведение во время выполнения. Парадигма программирования, положенная в основу отражения, называется рефлексивным программированием. Это один из видов метапрограммирования[1].
В большинстве современных компьютерных архитектур программные инструкции (код) хранятся как данные. Разница между кодом и данными в том, что выполняя код, компьютеры обрабатывают данные. То есть инструкции выполняются, а данные обрабатываются так, как предписано этими инструкциями. Однако программы, написанные с помощью некоторых языков, способны обрабатывать собственные инструкции как данные и выполнять, таким образом, рефлексивные модификации. Такие самомодифицирующиеся программы в основном создаются с помощью высокоуровневых языков программирования, использующих виртуальные машины (например, Smalltalk, скриптовые языки). В меньшей степени рефлексия используется в языках с объявляемыми и/или статическими типами (например, Java, Си, ML, Haskell).
Содержание |
Рефлексивно-ориентированное программирование, или рефлексивное программирование — функциональное расширение парадигмы объектно-ориентированного программирования. Рефлексивно-ориентированное программирование включает в себя самопроверку, самомодификацию и самоклонирование. Тем не менее, главное достоинство рефлексивно-ориентированной парадигмы заключается в динамической модификации программы, которая может быть определена и выполнена во время работы программы. Некоторые императивные подходы, например, процедурная и объектно-ориентированная парадигмы программирования, указывают, что существует четкая предопределённая последовательность операций обработки данных. Парадигма рефлексивно-ориентированного программирования, тем не менее, добавляет возможность динамической модификации программных инструкций во время работы и их вызова в модифицированном виде. То есть программная архитектура сама определяет, что именно можно делать во время работы исходя из данных, сервисов и специфических операций.
Понятие рефлексии в языках программирования введено Brian Cantwell Smith в докторской диссертации 1982 г.[2][3] наряду с понятием meta-circular interpreter, как компонента 3-Lisp.
Рефлексия может использоваться для наблюдения и изменения программы во время выполнения. Рефлексивный компонент программы может наблюдать за выполнением определённого участка кода и изменять себя для достижения желаемой цели. Модификация выполняется во время выполнения программы путём динамического изменения кода.
Рефлексию можно применять и для динамической адаптации программы к различным ситуациям. Например, рассмотрим программу, использующую два разных класса X
и Y
для выполнения аналогичных операций. Без рефлексии в коде программы методы классов X
и Y
будут вызываться явно. Если программа спроектирована с применением рефлексивно-ориентированный парадигмы программирования, некоторый участок кода не будет содержать явных вызовов методов классов X
и Y
; программа выполнит этот участок дважды: сначала для класса X
, затем для класса Y
.
Программы, написанные на языках программирования, поддерживающих рефлексию, наделены дополнительными возможностями, реализация которых на языках низкого уровня затруднительна. Перечислим некоторые из них:
Реализация этих возможностей возможна разными путями. В языке MOO рефлексия является частью ежедневной идиомы программирования. Все вызываемые методы получают в контексте информацию о том, откуда они вызваны, и ссылки на объекты, к которым они принадлежат. Безопасность контролируется программно с помощью стека вызовов: вызывается callers() для получения списка методов; проверяется, не заблокировал ли callers()[1] сам себя.
Компилируемые языки полагаются на свои системы выполнения, обеспечивающие программы информацией о их исходном коде. Скомпилированный на Objective-C выполняемый файл, например, записывает имена всех методов в один блок, создаёт таблицу соответствия. В компилируемых языках, поддерживающих создание функций во время выполнения, таких как Common Lisp, среда выполнения должна включать компилятор и интерпретатор.
Реализация рефлексии на языках, её не поддерживающих, выполняется с помощью системы трансформации программы для автоматического отслеживания изменений исходного кода.
Следующие примеры иллюстрируют применение рефлексии на примере создания экземпляра foo
класса Foo
и вызова метода hello
(или Hello
) в различных языках программирования. Для каждого языка приведено по два примера: первый не использует рефлексию, а второй использует.
// Без рефлексии new Foo().Hello(); // С рефлексией Type type=System.Type.GetType("Foo"); var foo=Activator.CreateInstance(type); foo.GetType().GetMethod("Hello").Invoke(foo, null);
Также работает на JavaScript и ActionScript:
//Без рефлексии new Foo().hello() // С рефлексией // assuming that Foo resides in this new this['Foo']()['hello']() // or without assumption new (eval('Foo'))()['hello']()
// Без рефлексии new Foo().hello(); // С рефлексией Class cls = Class.forName("Foo"); cls.getMethod("hello", null).invoke(cls.newInstance(), null);
Библиотека Qt расширяет возможности C++ с помощью метаязыка и обеспечивает поддержку рефлексии для ссылок на члены/методы класса и запрос имени объектов Qt с помощью класса QMetaObject, содержащего метаданные об объектах Qt.
// Без рефлексии QObject *obj = new QPushButton; obj->metaObject()->className(); // "QPushButton" // С рефлексией QPushButton::staticMetaObject.className(); // "QPushButton"
-- Без рефлексии Foo.hello() -- С рефлексией _G['Foo']['hello']()
// Без рефлексии Foo *foo = [[Foo alloc] init]; [foo hello]; // С рефлексией Class cls = NSClassFromString(@"Foo"); id foo = [[cls alloc] init]; SEL selector = NSSelectorFromString(@"hello"); [foo performSelector:selector withObject:nil];
# Без рефлексии my $foo = Foo->new(); $foo->hello(); # С рефлексией my $class = "Foo"; my $method = "hello"; my $object = $class->new(); $object->$method();
//Без рефлексии $oFoo = new Foo(); $oFoo->hello(); //С рефлексией $oReflector = new ReflectionClass('Foo'); $oFoo = $oReflector->newInstance(); $oHello = $oReflector->getMethod('hello'); $oHello->invoke($oFoo); //С использованием callback $oFoo = new Foo(); call_user_func(array($oFoo,'hello')); //С использованием синтаксиса переменных переменных $class_name = "Foo"; $f = new $class_name(); $method = "hello"; $f->$method();
# Без рефлексии Foo().hello() # С рефлексией getattr(globals()['Foo'](), 'hello')()
# Без рефлексии Foo.new.hello # С рефлексией Object.const_get(:Foo).send(:new).send(:hello)
"Без рефлексии" Foo new hello "С рефлексией" ((Smalltalk at: #Foo) perform: #new) perform: #hello
Foo := Object clone do( hello := method( "Hello" println ) ) # Без рефлексии Foo hello # С рефлексией getSlot("Foo") getSlot("hello") call
// Без рефлексии var foo:Foo = new Foo(); foo.hello(); // С рефлексией var cls:Object = getDefinitionByName("Foo"); var foo:Object = new cls(); foo.["hello"]();
// Без рефлексии var foo : TFoo; begin foo := TFoo.Create(); foo.Hello(); end; // С рефлексией var c : TRttiContext; t : TRttiInstanceType; foo : TValue; begin c := TRttiContext.Create; t := (c.FindType('TFoo') as TRttiInstanceType); foo := t.GetMethod('Create').Invoke(t.MetaclassType,[]); t.GetMethod('Hello').Invoke(foo,[]); c.Free; end.
Notes
Documents
Это заготовка статьи о программировании. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив её. |
Reflection.