工作中的 C# 實作：Reflection 反射

發表於 2025-09-12 更新於 2025-09-15 分類於 Csharp(C#)

1. 什麼是 Reflection (反射)?

Reflection (反射) 是一種強大的 C# 技術，它允許程式在執行時 (runtime) 動態地檢查和操作自己的中繼資料 (metadata)。

你可以把 Reflection 想像成一面特殊的鏡子，你的程式可以透過這面鏡子「看見」自己內部的結構，例如：

有哪些類別 (Classes)。
每個類別有哪些方法 (Methods)、屬性 (Properties) 或欄位 (Fields)。
這些成員的存取修飾詞 (例如 public、private)。
以及它們的型別和參數。

更厲害的是，Reflection 不只可以「看」，還能動態地「呼叫」這些成員，甚至是在程式碼編譯時完全不知道它們存在的情況下。

2. 為什麼需要 Reflection?

在一般的程式設計中，我們都是在編譯時就確定要使用哪個類別和方法。例如，我們必須先知道 Person 類別有 Name 屬性，才能寫 person.Name。

但有些情境下，你可能無法在編譯時就確定這些資訊，這時 Reflection 就派上用場了。常見的應用場景包括：

動態載入組件 (Assembly)：在執行時載入程式碼中未直接引用的 DLL 檔案。
序列化與反序列化：將物件轉換成 JSON 或 XML 字串，或從字串中重建物件。因為要處理的物件型別在設計階段可能不確定，需要動態地遍歷所有屬性來讀取或寫入資料。
讀取註釋 (Attribute)：像是單元測試框架會用 Reflection 尋找所有被 [Test] 註釋標記的方法，然後執行它們。

3. Reflection 語法

使用 Reflection 的核心是 System.Type 類別，它包含了任何型別的所有中繼資料。你可以透過以下兩種方式取得 Type 物件：

方式一：使用 `typeof()` 運算子

當你在編譯時就知道型別名稱時，這是最簡單的方式。

1 2	// 假設我們有一個 Person 類別 Type personType = typeof(Person);

方式二：使用 `GetType()` 方法

當你只有一個物件實例，想在執行時知道它的型別時，可以使用這個方法。

1 2	Person person = new Person(); Type personType = person.GetType();

4. `Type.GetProperties()` 方法

這是一個非常常用的 Reflection 方法。它用於取得一個型別的所有屬性 (Property) 資訊。它的完整簽名檔通常會帶一個 BindingFlags 參數，用來精確控制你要搜尋的範圍。

例如：

var properties = typeof(T).GetProperties(BindingFlags.Public | BindingFlags.Instance);

這裡面的 BindingFlags 是一個位元遮罩 (Bitmask)，可以透過 | (位元 OR 運算子) 來組合多個標誌，以過濾出你想要的成員。

常見的 BindingFlags 標誌：

BindingFlags.Public：只取得公開 (public) 的成員。
BindingFlags.NonPublic：只取得非公開 (private, protected, internal) 的成員。
BindingFlags.Instance：只取得屬於物件實例的成員。
BindingFlags.Static：只取得靜態 (static) 的成員。

在上面的程式碼中，BindingFlags.Public | BindingFlags.Instance 的意思是：「請給我所有公開的且屬於物件實例的屬性。」

如果我們忽略這個參數，GetProperties() 會預設取得所有公開的靜態和實例屬性。但為了確保精準性，強烈建議總是使用 BindingFlags。

5. 範例：動態讀取物件屬性

示範如何使用 Reflection 動態地讀取一個物件的所有公開屬性及其值。

using System;
using System.Reflection; // 記得要引入這個命名空間

// 步驟 1: 建立一個簡單的類別
public class User
{
    public int Id { get; set; }
    public string Name { get; set; }
    public string Email { get; set; }
    
    // 這是一個私有屬性，Reflection 預設不會找到它
    private DateTime LastLoginTime { get; set; }
    
    // 這是一個靜態屬性，沒有 BindingFlags.Static 也不會找到它
    public static string SystemVersion { get; set; } = "1.0.0";
}

public class Program
{
    public static void Main()
    {
        // 步驟 2: 建立物件實例
        User user = new User { Id = 1, Name = "Leo", Email = "leo@example.com" };

        // 步驟 3: 取得物件的 Type 物件
        Type userType = user.GetType();

        // 步驟 4: 使用 GetProperties() 搭配 BindingFlags 取得屬性資訊
        // 這裡我們只取得 public 的實例屬性
        PropertyInfo[] properties = userType.GetProperties(BindingFlags.Public | BindingFlags.Instance);

        Console.WriteLine($"物件 {userType.Name} 的公開實例屬性：");
        Console.WriteLine("-----------------------------------");

        // 步驟 5: 遍歷屬性並動態取得名稱和值
        foreach (PropertyInfo property in properties)
        {
            // 取得屬性的名稱
            string propName = property.Name;
            
            // 使用 GetValue 方法，傳入物件實例，來取得該屬性的值
            object propValue = property.GetValue(user);

            Console.WriteLine($"屬性名稱: {propName}, 屬性值: {propValue ?? "null"}");
        }
    }
}

程式碼解說：

我們定義了一個 User 類別，裡面有公開、私有和靜態屬性。
在 Main 方法中，我們用 user.GetType() 取得了 Type 物件。
接著，GetProperties(BindingFlags.Public | BindingFlags.Instance) 告訴程式我們只對 Id、Name 和 Email 這些公開的實例屬性感興趣。
最後，我們遍歷 properties 陣列，並使用 property.GetValue(user) 這行程式碼，在執行時從 user 物件中取出每個屬性的值。

執行結果：

物件 User 的公開實例屬性：
-----------------------------------
屬性名稱: Id, 屬性值: 1
屬性名稱: Name, 屬性值: Leo
屬性名稱: Email, 屬性值: leo@example.com

從這個結果可以看到，LastLoginTime 和 SystemVersion 都沒有被列印出來，因為它們不符合我們在 BindingFlags 中指定的篩選條件。這完美地展示了 Reflection 的精準和動態能力。