使用 Java 反射调用 Kotlin Companion Object

1. 简介

本文将深入探讨如何通过 Java 的反射 API 访问 Kotlin 中的 companion object。我们会先分析 companion object 在字节码层面的实现方式，然后演示如何通过反射获取并调用其中的方法。

这在跨语言混合开发（尤其是 Java 调用 Kotlin 工具类）时非常实用，稍有不慎就会踩坑 ❌，比如找不到方法或访问不到实例。

2. Kotlin 示例代码

我们先写一个典型的 Kotlin 工具类作为示例：

class XmlParsingService private constructor() {

    companion object {
        private var factory: DocumentBuilderFactory = DocumentBuilderFactory.newDefaultInstance()

        fun extractIdFromXmlEntity(xml: String): UUID {
            val document: Document = factory.newDocumentBuilder().parse(ByteArrayInputStream(xml.toByteArray()))
            val node: Node = document.getElementsByTagName("entityId").item(0)
            return UUID.fromString(node.textContent)
        }
    }
}

这个 XmlParsingService 是一个单例风格的工具类，核心逻辑封装在 companion object 中。目标是：从 Java 代码中通过反射调用 extractIdFromXmlEntity() 方法。

注意：该类构造器为 private，且无静态方法 —— 所有公共功能都暴露在 companion object 里。

3. Companion Object 的字节码结构

Kotlin 没有 static 关键字，所以它用 companion object 来模拟静态行为。但底层是如何实现的？

✅ 关键结论：

companion object 会被编译成一个 静态内部类（static nested class），类名为 EnclosingClass$Companion。

例如上面的 XmlParsingService 编译后会生成：

主类：XmlParsingService.class
内部类：XmlParsingService$Companion.class

此外还需注意两点：

companion object 中定义的方法 → 编译到 $Companion 类中
companion object 中定义的字段 → 提升为外层类的静态字段（便于直接访问）

这也是为什么我们能在 companion 内直接使用 factory 字段的原因——它实际是 XmlParsingService 的一个 static 成员。

4. 通过反射访问 Companion Object

4.1 查看主类结构

使用 javap 查看 XmlParsingService.class 的结构：

public final class io.courses.baeldung.XmlParsingService
  minor version: 0
  major version: 55
  flags: (0x0031) ACC_PUBLIC, ACC_FINAL, ACC_SUPER
  this_class: #2                          // io/courses/baeldung/XmlParsingService
  super_class: #4                         // java/lang/Object
  interfaces: 0, fields: 2, methods: 2, attributes: 3

可以看到有两个 static 字段：

factory: 对应 DocumentBuilderFactory
Companion: 对应 XmlParsingService$Companion 的唯一实例（单例）

⚠️ 注意：Companion 字段名首字母大写，这是 Kotlin 编译器默认命名规则。

4.2 获取嵌套类信息

我们可以尝试通过 getClasses() 获取所有 public 内部类：

Class<XmlParsingService> xmlParsingServiceClass = XmlParsingService.class;
Class<?>[] classes = xmlParsingServiceClass.getClasses();
Assertions.assertThat(Arrays.asList(classes))
  .hasSize(1)
  .asList()
  .first()
  .isEqualTo(Class.forName("io.courses.baeldung.XmlParsingService$Companion"));

✅ 成功拿到 XmlParsingService$Companion 类引用。

4.3 反射调用 companion 方法

完整流程如下：

获取 Companion 静态字段
获取其值（即 companion 实例）
加载 $Companion 类
获取目标方法并设为可访问
调用方法

代码实现：

Class<XmlParsingService> xmlParsingServiceClass = XmlParsingService.class;

// 步骤1：获取 Companion 字段
Field companionField = xmlParsingServiceClass.getDeclaredField("Companion");
companionField.setAccessible(true);

// 步骤2：获取 companion 实例（静态字段，传 null）
Object companionInstance = companionField.get(null);

// 步骤3：加载嵌套类
Class<?> companionClass = Class.forName("io.courses.baeldung.XmlParsingService$Companion");

// 步骤4：获取方法
Method extractIdFromXmlEntity = companionClass.getDeclaredMethod("extractIdFromXmlEntity", String.class);
extractIdFromXmlEntity.setAccessible(true);

// 步骤5：执行方法
Object result = extractIdFromXmlEntity.invoke(
  companionInstance, 
  "<entities><entityId>8d15c2f7-635f-4730-ad60-92e2b117c4bc</entityId></entities>"
);

// 断言结果
Assertions.assertThat(result).isEqualTo(UUID.fromString("8d15c2f7-635f-4730-ad60-92e2b117c4bc"));

✅ 最终成功调用并返回正确 UUID。

💡 小贴士：如果你遇到 NoSuchFieldException，请确认字段名是否为 Companion（注意大小写），或者使用 getDeclaredFields() 遍历调试。

5. 总结

companion object 编译后是一个名为 Outer$Companion 的静态内部类 ✅
外部类持有一个名为 Companion 的静态字段，指向其实例 ❗
要通过 Java 反射调用其方法，必须先获取该实例，再在其类上查找方法
字段和方法的可见性需通过 setAccessible(true) 绕过检查（尤其在模块化 JVM 环境下更要注意）

这种技巧在集成测试、框架适配或遗留系统迁移中非常有用。只要理解了 Kotlin 的编译机制，Java 和 Kotlin 的边界就没那么难跨越。

示例源码详见 GitHub

Persistence

REST

Security