反射

是什么，为什么存在

反射是 .NET 在运行时公开程序元数据的一组 API。程序集保存类型定义，类型再公开构造函数、方法、属性、字段、事件和特性等记录。普通 C# 调用由编译器绑定到成员，反射则把「查找哪个成员」推迟到程序运行时。

反射的入口通常是 System.Type。typeof(Order) 取得编译期已知类型，value.GetType() 取得对象的实际运行时类型，assembly.GetType(name) 则按名称在指定程序集中查找类型。三种方式表达的已知信息不同，不应为了「更动态」而把稳定的 typeof 改成字符串。

当框架只能在运行时知道参与类型时，反射有实际用途。测试运行器发现带标记的方法，依赖注入容器选择构造函数，序列化器读取属性，插件宿主识别实现接口的类型。共同点是框架代码不能在编译时直接写出所有业务类型。

反射也会把编译期错误推迟成运行时错误。拼错名称可能得到 null，重载不明确可能抛出 AmbiguousMatchException，实参与签名不匹配会在调用边界失败。能用接口、泛型或普通委托直接表达的固定调用，通常不需要反射。

元数据可见不等于业务上允许调用。若用户输入可以任意选择类型或成员，程序就把内部 API 变成了一种动态命令语言。公开边界应把外部名称映射到小型白名单，而不是直接传给 Type.GetMethod() 或 Activator.CreateInstance()。

工作原理

元数据对象形成导航图

Assembly 表示已加载的程序集，Type 表示一种类型声明。Type.GetMembers() 返回抽象的 成员信息（member information） ，具体结果再表现为 MethodInfo、PropertyInfo、FieldInfo、EventInfo 或 ConstructorInfo。这些对象描述成员，也提供部分动态操作入口。

下面的图同时包含导航关系和主要类型层级。Type 本身也派生自 MemberInfo，因为嵌套类型可以作为另一个类型的成员出现；图中只画出日常查找最常用的路径。

反射对象不是成员值。PropertyInfo 描述属性的类型与访问器；调用 GetValue() 时才读取某个目标对象。MethodInfo 描述签名；调用 Invoke() 时才把目标对象和实参数组交给运行时。

Type 来自不同的已知条件

typeof(T) 不需要对象实例，也能表示接口、开放泛型或数组类型。GetType() 只能在非空对象上调用，但会返回派生对象的实际类型。泛型代码中的 typeof(T) 是类型参数当前构造出来的类型，不一定等于变量所指对象的运行时类型。

字符串查找还必须解决程序集身份。Type.GetType("Namespace.Widget") 并不会搜索进程中每个程序集；对其他程序集中的类型，通常需要程序集限定名或先选定 Assembly 再调用 GetType()。找不到时应处理 null，或在契约要求失败时使用带 throwOnError 的重载。

查找由名称、签名和标志共同决定

不带参数的 GetMethods()、GetProperties() 等方法主要返回公开成员。需要非公开、静态或仅当前类型声明的成员时，应显式组合 绑定标志（binding flags） 。使用筛选重载时，通常至少要从 Instance／Static 和 Public／NonPublic 两组各选一个。

成员名称不能标识一个重载。GetMethod("Quote") 在同名重载存在时可能失败；给出 [typeof(decimal), typeof(string)] 才把查找限定到具体形参类型。返回 MethodInfo 后仍应检查静态或实例目标、返回类型和应用自己的允许规则。

调用分成解析和执行

反射调用先解析元数据，再执行目标成员。MethodInfo.Invoke(target, arguments) 对实例方法要求兼容的 target，对静态方法使用 null。参数放在 object?[] 中，因此值类型会装箱，编译器也不会替你完成普通调用点上的可空分析。

若目标方法自身抛出异常，Invoke() 会抛出 TargetInvocationException，原始异常位于 InnerException。参数数量、参数类型或目标对象错误则可能在目标方法开始前失败，不属于目标异常。日志与重试策略必须区分这两个阶段。

特性读取可能创建对象

特性（attribute） 记录在元数据中。GetCustomAttribute<T>() 等 API 返回特性对象，意味着运行时会按记录调用特性构造函数并设置命名实参。特性构造函数因此不应执行网络访问、文件写入或其他隐藏工作。

只需要检查特性类型与构造实参时，CustomAttributeData 可以读取元数据表示而不实例化特性。它适合扫描工具和诊断器，但返回的是 CustomAttributeTypedArgument 等描述对象，不是已经执行过构造函数的业务对象。

示例

下面三个示例依次检查成员、选择并调用重载，再按特性发现受约束的实现。当前环境没有 .NET SDK 或 C# 编译器，因此代码块按仓库约定标明未执行，输出块不伪造结果。

检查当前类型的公开实例成员

第一个程序把查找限制为 Order 自己声明的公开实例成员。它显式排序结果，只是为了让诊断输出稳定；业务逻辑不应依赖反射 API 的返回顺序。

DeclaredOnly 排除了继承成员，Public | Instance 又排除了 Recalculate()。属性的公开访问器也是方法，所以 GetMembers() 的结果不只包含两条 Property 记录。需要纯属性列表时，直接调用 GetProperties(flags) 比先取全部成员再按类型筛选更准确。

变量的静态类型是 Order，但 order.GetType() 返回 ExpressOrder。插件、代理和 ORM 实体中经常出现这项差异。开始反射前，应先写清契约针对声明类型还是实际运行时类型。

精确选择重载并保留原始异常

第二个程序用形参类型数组选择双参数重载。它分别处理正常结果和目标方法抛出的异常，不把业务失败误报成反射基础设施失败。

// # not executed here: the .NET SDK and C# compilers are unavailable
using System;
using System.Reflection;

Type calculatorType = typeof(ShippingCalculator);
MethodInfo quote = calculatorType.GetMethod(
    nameof(ShippingCalculator.Quote),
    [typeof(decimal), typeof(string)])
    ?? throw new MissingMethodException(calculatorType.FullName, "Quote");

var calculator = new ShippingCalculator();
object? result = quote.Invoke(calculator, [12.5m, "EU"]);
Console.WriteLine($"quote: {result}");

try
{
    quote.Invoke(calculator, [-1m, "EU"]);
}
catch (TargetInvocationException error)
    when (error.InnerException is ArgumentOutOfRangeException inner)
{
    Console.WriteLine($"inner: {inner.GetType().Name}");
}

public sealed class ShippingCalculator
{
    public decimal Quote(decimal weight) => Quote(weight, "local");

    public decimal Quote(decimal weight, string zone)
    {
        ArgumentOutOfRangeException.ThrowIfNegative(weight);
        return zone == "EU" ? weight * 2m : weight;
    }
}

# not executed here: the .NET SDK and C# compilers are unavailable

nameof 防止方法改名后留下无提示的字符串，但它不能选择重载。真正消除歧义的是形参类型列表。若方法包含 ref 或 out 参数，对应元素必须使用 typeof(T).MakeByRefType()，调用后还要从实参数组读取更新后的值。

捕获筛选器只处理内部异常为 ArgumentOutOfRangeException 的包装异常。其他 TargetInvocationException 会继续传播，参数绑定阶段抛出的异常也不会进入这个分支。生产代码还应保留原始堆栈与操作上下文，而不是只打印消息。

用接口与特性约束类型发现

最后一个程序只实例化同时满足接口、具体类型和标记特性三项条件的类型。反射负责发现候选者，普通接口负责后续调用，因此动态边界保持得很窄。

// # not executed here: the .NET SDK and C# compilers are unavailable
using System;
using System.Linq;
using System.Reflection;

var commands = Assembly.GetExecutingAssembly()
    .GetTypes()
    .Where(type => typeof(ICommand).IsAssignableFrom(type))
    .Where(type => !type.IsAbstract && !type.ContainsGenericParameters)
    .Select(type => new
    {
        Type = type,
        Marker = type.GetCustomAttribute<CommandAttribute>()
    })
    .Where(candidate => candidate.Marker is not null)
    .OrderBy(candidate => candidate.Marker!.Name);

foreach (var candidate in commands)
{
    if (Activator.CreateInstance(candidate.Type) is ICommand command)
        Console.WriteLine($"{candidate.Marker!.Name}: {command.Execute()}");
}

public interface ICommand
{
    string Execute();
}

[AttributeUsage(AttributeTargets.Class, Inherited = false)]
public sealed class CommandAttribute(string name) : Attribute
{
    public string Name { get; } = name;
}

[Command("status")]
public sealed class StatusCommand : ICommand
{
    public string Execute() => "ready";
}

# not executed here: the .NET SDK and C# compilers are unavailable

接口检查阻止无关类型进入激活路径，特性则提供稳定的外部名称。Activator.CreateInstance(Type) 仍要求这里的候选类型具有可用的无参构造函数；真实插件协议应在启动时验证这一约束，并对重复命令名给出确定错误。

扫描当前小程序集适合示例，但大型应用不应每次请求都重复扫描。通常在有明确生命周期的启动阶段构建不可变注册表。若类型来自外部程序集，还要单独设计加载上下文、依赖解析、卸载和信任边界。

陷阱

只按方法名查找

修复方法： 同时指定形参类型、泛型形态和所需标志，并用 ?? throw 在解析阶段产生含类型与签名的错误。把解析放到启动验证中，避免第一次真实请求才发现配置错误。

漏掉一组 BindingFlags

修复方法： 用一句话写出查找意图，再分别选择 Public／NonPublic、Instance／Static 和可选的 DeclaredOnly。用至少一个继承成员和一个私有成员测试边界。

依赖枚举顺序

修复方法： 按公开规则选择唯一候选者，例如标记特性或精确签名；零个和多个候选者都应明确失败。排序只能稳定展示，不能代替业务选择规则。

把 CanWrite 当作公开 setter

修复方法： 若协议只允许公开写入，检查 property.SetMethod?.IsPublic == true。再按字段白名单、空值和转换规则校验输入；需要构造期不变量时，优先调用明确构造函数或工厂。

丢失目标异常

修复方法： 先区分解析、绑定和目标执行阶段。目标异常按应用策略保留或重新抛出原始异常，基础设施错误则携带成员签名与目标类型单独报告。

把外部字符串直接变成调用

修复方法： 把外部标识映射到应用定义的命令表，每项绑定一个已审核委托或受约束类型。程序集来源、接口实现和构造方式都要在进入注册表前验证；隔离插件还需要进程或平台级安全边界。

忽略裁剪和 Native AOT

修复方法： 在真实发布配置中启用分析器并处理警告。能静态表达成员需求时使用 DynamicallyAccessedMembers 等注解；模式过于动态时缩小反射边界、声明限制，或改用源生成器和显式注册。

延伸阅读

• Microsoft Learn：C# 特性与反射
• Microsoft Learn：Type 类
• Microsoft Learn：BindingFlags 枚举
• Microsoft Learn：MethodBase.Invoke
• Microsoft Learn：CustomAttributeData 类
• Microsoft Learn：为裁剪准备 .NET 库