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ErroDeMemoria
5 min de leitura ·

Programação Reflexiva: entenda o que é e quais os seus casos de uso

Com esse título, você poderia pensar que este é um post sobre como passamos mais tempo pensando em soluções e lendo mais código do que escrevendo, mas não é o caso, então gaste um pouquinho do seu tempo e venha aprender o que significa este paradigma.

Já imaginou a maravilha que seria se um programa conseguisse fazer a análise de si próprio e alterar sua execução para atender o que é requerido? Bem, isso é justamente o que a metaprogramação oferece aos desenvolvedores.

Esta área é vasta, contendo várias técnicas para alcançar seus objetivos, de forma que abordarei apenas uma delas aqui: a programação reflexiva. Mostrarei o que é, seus casos de uso, vantagens, desvantagens e como ela pode auxiliar no desenvolvimento de software.

Sumário

Como Funciona

Como dito anteriormente, a programação reflexiva é um paradigma que permite a um programa inspecionar e modificar seu próprio comportamento em tempo de execução. Isso é possível devido aos metadados inseridos automaticamente pelo compilador no programa, fornecendo informações sobre sua estrutura, como as classes e métodos existentes. Essa capacidade de "autoconhecimento" permite que o programa faça ajustes dinâmicos, adapte-se a diferentes situações e até mesmo modifique seu próprio código em execução.

Legal, legal, mas como diria minha amiga: "mucho texto". Nada melhor do que exemplos de código para entender como um conceito funciona em programação, certo? Portanto, aqui vão alguns, em diferentes linguagens, e suas respectivas explicações.

Java

// importa o pacote `java.lang.reflect` que contém classes para obter informações
// sobre métodos e campos de uma classe em tempo de execução
import java.lang.reflect.Method;

public class ReflectiveExample {
    public void sayHello() {
        System.out.println("Hello, World!");
    }

    public static void main(String[] args) {
        // usa `Class.forName` para carregar dinamicamente a classe
        // `ReflectiveExample` em tempo de execução
        Class<?> clazz = Class.forName("ReflectiveExample");

        // cria uma nova instância da classe `ReflectiveExample` usando
        // reflexão, sem chamar explicitamente um construtor
        Object instance = clazz.getDeclaredConstructor().newInstance();

        // obtém uma referência ao método `sayHello` através de reflexão
        Method method = clazz.getMethod("sayHello");

        // invoca o método `sayHello` na instância criada anteriormente
        method.invoke(instance);
    }
}

Python

class ReflectiveExample:
    def say_hello(self):
        print("Hello, World!")


def main():
    # cria uma instância da classe `ReflectiveExample`
    instance = ReflectiveExample()

    # define o nome do método que deseja invocar dinamicamente como uma string
    method_name = "say_hello"

    # usa `getattr` para obter uma referência ao método especificado pelo nome
    # na instância
    method = getattr(instance, method_name)

    # invoca o método obtido dinamicamente
    method()


if __name__ == "__main__":
    main()

JavaScript

class ReflectiveExample {
  sayHello() {
    console.log("Hello, World!");
  }
}

// cria uma nova instância da classe `ReflectiveExample`
const instance = new ReflectiveExample();

// define um handler para criar um proxy que intercepta chamadas de métodos
const handler = {
  // `get` é uma trap para propriedades de leitura, sendo chamado sempre que uma
  // propriedade é acessada no objeto alvo
  get: function (target, prop) {
    // verifica se a propriedade acessada é um método
    if (typeof target[prop] === "function") {
      // retorna uma função que envolve a chamada original ao método, permitindo
      // adicionar lógica antes ou depois da chamada do método original
      return function (...args) {
        // chama o método original com os argumentos fornecidos,
        // usando `apply` para passar o contexto correto
        return target[prop].apply(target, args);
      };
    }

    // se a propriedade não é um método, retorna a propriedade diretamente
    return target[prop];
  },
};

// cria um novo proxy que intercepta operações no objeto instance usando
// o handler definido
const proxy = new Proxy(instance, handler);

// chama o método sayHello através do proxy, acionando a trap `get` no handler,
// que por sua vez chama o método original com a lógica de interceptação
proxy.sayHello();

Casos de Uso Reais

  • Spring: instancia beans, injeta dependências e gerencia o ciclo de vida utilizando reflexão, permitindo uma configuração flexível e reduzindo código repetitivo.
  • Ruby on Rails: simplifica a criação de modelos e controladores, habilitando os desenvolvedores para definir o esquema do banco de dados e as rotas de maneira mais declarativa.
  • ORMs: mapeiam tabelas de banco de dados para modelos orientados a objetos dinamicamente.
  • Plugins do WordPress: estendem funcionalidades dinamicamente, sendo o responsável por permitir que desenvolvedores criem novas funcionalidades sem alterar o código base.
  • JUnit: inspeciona e invoca métodos de teste dinamicamente, facilitando testes parametrizados e anotações para métodos de configuração/desmontagem.
  • Depuradores Dinâmicos: o GDB, por exemplo, usa reflexão para inspecionar o estado do programa, modificar variáveis e controlar o fluxo de execução de forma dinâmica.
  • Inteligência Artificial: a inspeção de modelos em frameworks como TensorFlow e PyTorch, é feita com reflexão, sendo uma análise detalhada de arquiteturas e parâmetros, o que permite manipulação dinâmica e experimentação de modelos.

Vantagens e Desvantagens

Vantagens

  • Programação Dinâmica: vários dos pontos anteriores, você deve ter percebido, tem relação a algo conseguir ser feito de dinamicamente durante a execução. Isso proporciona adaptação do código sem a necessidade de recompilação.
  • Simplificação de Testes e Depuração: simplifica o processo de teste e depuração, pois permite que o programa acesse ou manipule seu próprio código ou objetos internos sem depender de ferramentas externas.

Desvantagens

  • Impacto no Desempenho: pode reduzir a eficiência e velocidade dos programas devido ao overhead adicional e à complexidade envolvida na inspeção e modificação do comportamento em tempo de execução.
  • Complicação na Manutenção e Documentação: como não possui uma estrutura tão fácil de se entender, aumenta-se o risco de erros ou bugs, pois pode contornar os mecanismos de verificação de tipo e tratamento de erros dos compiladores ou interpretadores, levando a comportamentos inesperados ou indesejados. Como resultado, o código é menos claro e compreensível, dificultando o rastreamento ou depuração de problemas.

Não confundir: nas vantagens eu falo que ajuda na depuração, e nas desvantages eu falo que dificulta (?????). Entenda que usar programação reflexiva ajuda na escrita dos depuradores, mas se existesse um bug no depurador, e este estivesse em código relacionado com reflexão, esse bug seria mais complicado de ser identificado.

Linguagens Sem Reflexão

Devido ao impacto de desempenho que é causado e a complicação de código gerada, linguagens que priorizam desempenho e simplicidade não suportam reflexão como recurso nativo. Algumas destas são:

  • C
  • Fortran
  • Rust
  • Go
  • Erlang

Mas perceba que, apesar de não suportarem reflexão nativamente, isso não significa que estas linguagens não ofereçam outras técnicas de metaprogramação.

Outros motivos também são vistos em outras linguagens. Tomando Haskell como exemplo: é uma linguagem de programação funcional pura, que enfatiza imutabilidade e lazy evaluation. Neste caso, o uso de reflexão não se alinha com esses princípios.

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