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'''Reflexion''' ({{enS|reflection}}) bedeutet in der [[Programmierung]], dass ein [[Computerprogramm|Programm]] seine eigene Struktur kennt (englisch ''introspection'') und/oder diese modifizieren kann (englisch ''intercession'').<ref>Walter Cazzola: [http://www.jot.fm/issues/issue_2004_12/article6 "SmartReflection: Efficient Introspection in Java"],
in Journal of Object Technology, vol. 3, no. 11, December 2004, Special issue: OOPS track at SAC 2004, Nicosia/Cyprus, pp. 117–132</ref>

== Details ==
{{Überarbeiten}}

Reflexion ermöglicht bei [[Objektorientierte Programmierung|objektorientierter Programmierung]] beispielsweise zur [[Laufzeit (Informatik)|Laufzeit]] die Abfrage von Informationen über die [[Klasse (Objektorientierung)|Klassen]], aus denen [[Objekt (Programmierung)#Instanziierung|Objekte]] instanziiert werden. Bei einer Klasse sind dies beispielsweise der Name der Klasse, die definierten Felder und Methoden. Bei einer Methode sind das wiederum deren [[Variable (Programmierung)|Sichtbarkeit]], der [[Datentyp]] des Rückgabewertes oder der Typ der [[Parameter (Informatik)|Übergabeparameter]]. Die Umsetzung der Abfragemöglichkeiten ist sprachspezifisch.

Reflexion ist eine Voraussetzung für die [[Typsicherheit#Statische und dynamische Typsicherheit|dynamische Typsicherheit]]. Typen werden hierbei zur Ausführungszeit überprüft und können reflexiv abgefragt werden. Ebenso wird sie für die Realisierung von [[Persistenz (Informatik)|Persistenz]] (persistente Datenhaltung von Objekten und deren [[Relation (Philosophie)|Beziehungen]]) verwendet: Welche Daten zu speichern sind, kann die [[Persistenz (Informatik)|Persistenz]]-Realisierung zur Laufzeit über Reflexion erfragen. Für unterschiedliche (Objekt-)Strukturen müssen dann keine spezifischen Speicherfunktionen implementiert werden.

Die Ausführungsgeschwindigkeit von Code per Reflexion ist für gewöhnlich geringer als die von statischem Code. Dies liegt unter anderem an den String-Vergleichen 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.

== Sprachunterstützung ==
Für die Realisierung der Reflexion ist das Speichern von [[Metadaten|Metainformation]] im ausführbaren Code des Programms notwendig, welche zur [[Laufzeit (Informatik)|Laufzeit]] ausgelesen wird.

Bei interpretierenden [[Programmiersprache]]n 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 [[PHP]], [[Lisp]], [[Python (Programmiersprache)|Python]], [[Smalltalk (Programmiersprache)|Smalltalk]] und [[Tcl]].

Weiterhin wird Reflexion häufig von Frameworks oder Sprachen unterstützt, die in einer virtuellen Maschine ausgeführt werden, beispielsweise [[Java (Programmiersprache)|Java]] oder [[Smalltalk (Programmiersprache)|Smalltalk]]. Auch alle Sprachen, die das [[.Net-Framework]] verwenden, müssen laut der [[Common Language Specification]] (CLS) die für Reflexion notwendigen Informationen als Metadaten speichern, wie z. B. [[C-Sharp|C#]], [[Object Pascal]], [[Visual Basic .NET|VB.NET]] oder [[IronPython]].

Im Prinzip kann auch [[Maschinensprache|Maschinencode]] im [[Random-Access Memory|RAM]], der von einem [[Mikroprozessor]] ausgeführt wird, als reflexiv betrachtet werden. Ein solches Programm ist in der Lage, seine Anweisungen wie Daten zu behandeln, und kann deshalb seine Struktur analysieren und verändern.

== Beispiele ==
=== C# ===
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.
<syntaxhighlight lang="csharp">
public string GetStringProperty(Object obj, string methodName) {
string val = null;

try {
MethodInfo methodInfo = obj.GetType().GetMethod(methodName);
val = (string)methodInfo.Invoke(obj, new Object[0]);
} catch (Exception e) {
//Fehlerbehandlung zwecks Übersichtlichkeit nicht implementiert.
}

return val;
}
</syntaxhighlight>

=== Java ===
Das folgende Beispiel zeigt eine Methode, die der Funktionalität des C#-Beispiels entspricht.
<syntaxhighlight lang="java">
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;
}
</syntaxhighlight>

Die folgende Anweisung würde dann die Methode <code>getVorname()</code> des Objekts <code>person</code> aufrufen und deren Rückgabewert ausgeben.

<syntaxhighlight lang="java">
System.out.println("Vorname von " + person + " ist "
+ getStringProperty(person, "getVorname"));
</syntaxhighlight>

=== Common Lisp ===
<syntaxhighlight lang="lisp">
(funcall (find-symbol "SIN") 3)
</syntaxhighlight>

=== PHP ===
<syntaxhighlight lang="php">
$reflectionExampleObj = new ReflectionClass('ExampleClass');
Reflection::export($reflectionExampleObj);
</syntaxhighlight>
Die angegebene Anweisung würde dann die Eigenschaften der Klasse "ExampleClass" als Ausgabe zurückliefern.

Die folgende Anweisung liefert beispielsweise die statischen Variablen der Klasse, wenn welche existieren:
<syntaxhighlight lang="php">
$reflectionExampleObj = new ReflectionClass('ExampleClass');
$reflectionExampleObj->getStaticVariables();
</syntaxhighlight>

=== Python ===
Die Namen der Attribute eines Objekts können mit der eingebauten Funktion <code>dir</code> ermittelt werden.<ref>{{Internetquelle |url=https://docs.python.org/3/library/functions.html |titel=Built-in Functions |werk=The Python Standard Library |hrsg=Python Software Foundation |datum=2023-03-08 |sprache=en |abruf=2023-03-08}}</ref>

Das Attribute <code>__doc__</code> enthält die Dokumentation eines Objects.<ref>{{Internetquelle |url=https://docs.python.org/3/reference/datamodel.html |titel=3. Data model |werk=The Python Standard Library |hrsg=Python Software Foundation |datum=2023-03-08 |sprache=en |abruf=2023-03-08}}</ref>

Das Standardmodul <code>inspect</code> erlaubt den Zugriff auf viele Eigenschaften von Python-Objekten, einschließlich Python-Code.<ref>{{Internetquelle |url=https://docs.python.org/3/library/inspect.html |titel=inspect — Inspect live objects |werk=Python Software Foundation |hrsg=The Python Standard Library |datum=2023-03-08 |sprache=en |abruf=2023-03-08}}</ref><syntaxhighlight lang="python">
class Person(object):
def __init__(self, name):
self.name = name

def say_hello(self):
"""Grüße die Person."""

return 'Hallo %s!' % self.name

ute = Person('Ute')

# direkter Aufruf
ute.say_hello()
# Hallo Ute!

# Reflexion: Ermittle alle Attribute der Klasse Person
print(dir(ute))
# ['__class__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__le__', '__lt__', '__module__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', '__weakref__', 'name', 'say_hello']

# Reflexion: Zeige die Dokumentation der Method say_hello an
print(ute.say_hello.__doc__)
# Grüße die Person

</syntaxhighlight>

=== Ruby ===
<syntaxhighlight lang="ruby">
"a String".class # ergibt "String"
"a String".respond_to?(:size) # ergibt true -> Objekt kann 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("Book Title", "Someone", ["chapter I", "chapter II", "chapter III"])
a_book.instance_variables # ergibt einen Array aller Objektinstanzvariablen:
# ["@title", "@author", "@chapters"]
Book.instance_methods # gibt alle Instanzmethoden der Klasse Book aus.
</syntaxhighlight>

=== Smalltalk ===
Statt Methodenaufrufen auf Objekten werden diesen in Smalltalk Nachrichten gesendet. Die Methoden, welche Reflexion ermöglichen, haben ähnliche Namen wie in Ruby.

<syntaxhighlight lang="smalltalk">
'a String' class. " ergibt String"
'a String' respondsTo: #size. " ergibt true"
'a String' class methodDictionary. " ergibt ein Dictionary mit allen Methoden"
('a String' class compiledMethodAt: #,) numArgs " ergibt 1"
</syntaxhighlight>Man kann auch den Quellcode einer Methode erfragen:<syntaxhighlight lang="smalltalk">
'a String' class sourceCodeAt: #size " ergibt 'size
""Answer the number of indexable fields in the receiver. This value is the
same as the largest legal subscript. Primitive is specified here to override
SequenceableCollection size. Essential. See Object documentation
whatIsAPrimitive. ""

<primitive: 62>
^self basicSize' .

</syntaxhighlight>Eine einfache Beispielklasse, die ein Buch modelliert:<syntaxhighlight lang="smalltalk">
Object subclass: #Book
instanceVariableNames: 'title author chapters'
classVariableNames: ''
poolDictionaries: ''
category: 'Wikipedia'
</syntaxhighlight>Die Initialisierungsmethode:<syntaxhighlight lang="smalltalk">
initializeFrom: aParameterCollection
"Initialisiere diese Instanz mit den in aParameterCollection gesendeten Parametern."

title := aParameterCollection first.
author := aParameterCollection second.
chapters := aParameterCollection third
</syntaxhighlight>Man kann nun direkt die Klasse <code>Book</code> nach ihren Instanzvariablen fragen:<syntaxhighlight lang="smalltalk">
Book instVarNames. " ergibt #('title' 'author' 'chapters')"
</syntaxhighlight>Auch kann man alle Methoden erfragen:<syntaxhighlight lang="smalltalk">
Book methodDictionary "ergibt a MethodDictionary(#initializeFrom:->(Book>>#initializeFrom: ""a CompiledMethod:65(3016448)"") )"
</syntaxhighlight>Man kann auch hier Quellcode einer Methode erfragen:<syntaxhighlight lang="smalltalk">
Book sourceCodeAt: #initializeFrom: " ergibt: 'initializeFrom: aParameterCollection
""Initialisiere diese Instanz mit den in aParameterCollection gesendeten Parametern.""

title := aParameterCollection first.
author := aParameterCollection second.
chapters := aParameterCollection third' "
</syntaxhighlight>

=== Tcl ===
Das folgende Beispiel zeigt eine Methode <code>rufe</code>, die der Funktionalität des obigen C#- und Java-Beispiels entspricht.

<syntaxhighlight lang="tcl">
oo::class create Person {
variable name vorname

constructor {n v} {
set name $n
set vorname $v
}

# Diese gewöhnliche, parameterlose Methode liefert den Vornamen
method getVorname {} {
return $vorname
}

# Diese Methode ruft die Methode auf, deren Name als Parameter mitgegeben wird.
method rufe {methode} {
return [[self] $methode]
}
}

# Erzeugen eines Objekts person der Klasse Person
Person create person Meier Franz
</syntaxhighlight>

Die folgende Anweisung würde dann die Methode <code>getVorname</code> des Objekts <code>person</code> aufrufen und deren Rückgabewert ausgeben.

<syntaxhighlight lang="tcl">
puts "Der Vorname lautet [person rufe getVorname] ";
</syntaxhighlight>

== Weblinks ==
{{Wiktionary}}
* {{Webarchiv |url=http://openbook.rheinwerk-verlag.de/javainsel9/javainsel_25_001.htm |text=Reflection und Annotationen |wayback=20151217115512}}
* [http://msdn.microsoft.com/de-de/magazine/cc163408.aspx Tiefe Einblicke in CLR: Reflection in .NET (C#)] im [[MSDN]]
* [http://www.petendi.de/seminare/reflection/ Seminararbeit zum Thema reflexive Programmiersprachen (Konzepte und Umsetzung in Java)]
* [http://php.net/manual/de/class.reflection.php Reflection in PHP]
* [http://smalltalk.gnu.org/ GNU Smalltalk]

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Programmierung]]

Reflexion (Programmierung) - Versionsgeschichte

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