Java知识点—反射

码上积木

发布于 2021-01-25 16:05:45

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发布于 2021-01-25 16:05:45

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一点事情

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前言

今天说Java模块内容：反射。

反射介绍

正常情况下，我们知晓我们要操作的类和对象是什么，可以直接操作这些对象中的变量和方法，比如一个User类：

User user=new User();
user.setName("Bob");

但是有的场景，我们无法正常去操作：

只知道类路径，无法直接实例化的对象。
无法直接操作某个对象的变量和方法，比如私有方法，私有变量。
需要hook系统逻辑，比如修改某个实例的参数。

等等情况。

所以我们就需要一种机制能让我们去操作任意的类和对象。

这种机制，就是反射。简单的说，反射就是：

对于任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法；对于任意一个对象，都能够调用它的任意方法和属性。

常用API举例

先设定一个User类：

package com.example.testapplication.reflection;
public class User {
    private int age;
    public String name;

    public User() {
        System.out.println("调用了User()");
    }

    private User(int age, String name) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        System.out.println("调用了User(age,name)"+"__age:"+age+"__name:"+name);
    }

    public User(String name) {
        this.name = name;
        System.out.println("调用了User(name)"+"__name:"+name);
    }

    private String getName() {
        System.out.println("调用了getName()");
        return this.name;
    }

    private String setName(String name) {
     this.name = name;
        System.out.println("调用了setName(name)__"+name);
        return this.name;
    }

    public int getAge() {
        System.out.println("调用了getAge()");
        return this.age;
    }    
}

获取Class对象

主要有三种方法获取Class对象：

根据类路径获取类对象
直接获取
实例对象的getclass方法

//1、根据类路径获取类对象
try {
    Class clz = Class.forName("com.example.testapplication.reflection.User");
} catch (ClassNotFoundException e) {
    e.printStackTrace();
}

//2、直接获取
Class clz = User.class;

//3、对象的getclass方法
Class clz = new User().getClass();

获取类的构造方法

1、获取类所有构造方法

Class clz = User.class;
//获取所有构造函数（不包括私有构造方法）
Constructor[] constructors1 = clz.getConstructors();
//获取所有构造函数（包括私有构造方法）
Constructor[] constructors2 = clz.getDeclaredConstructors();

2、获取类的单个构造方法

    try {
        //获取无参构造函数
        Constructor constructor1 = clz.getConstructor();

        //获取参数为String的构造函数
        Constructor constructor2 =clz.getConstructor(String.class);

        //获取参数为int,String的构造函数
        Class[] params = {int.class,String.class};
        Constructor constructor3 =clz.getDeclaredConstructor(params);
    } catch (NoSuchMethodException e) {
        e.printStackTrace();
    }

需要注意的是，User(int age, String name)为私有构造方法，所以需要使用getDeclaredConstructor获取。

调用类的构造方法生成实例对象

1、调用Class对象的newInstance方法

这个方法只能调用无参构造函数，也就是Class对象的newInstance方法不能传入参数。

Object user = clz.newInstance();

2、调用Constructor对象的newInstance方法

Class[] params = {int.class,String.class};
Constructor constructor3 =clz.getDeclaredConstructor(params);
constructor3.setAccessible(true);
constructor3.newInstance(22,"Bob");

这里要注意下，虽然getDeclaredConstructor能获取私有构造方法，但是如果要调用这个私有方法，需要设置setAccessible(true)方法，否则会报错：

can not access a member of class com.example.testapplication.reflection.User with modifiers "private"

获取类的属性（包括私有属性）

Class clz = User.class;
Field field1 = clz.getField("name");
Field field2 = clz.getDeclaredField("age");

同样的，getField获取public类变量，getDeclaredField可以获取所有变量（包括私有变量属性）。

所以一般直接用getDeclaredField即可。

修改实例的属性

接上例，获取类的属性后，可以去修改类实例的对应属性，比如我们有个user的实例对象，我们来修改它的name和age。

//修改name，name为public属性
Class clz = User.class;
Field field1 = clz.getField("name");
field1.set(user,"xixi");

//修改age，age为private属性
Class clz = User.class;
Field field2 = clz.getDeclaredField("age");
field2.setAccessible(true);
field2.set(user,123);

获取类的方法（包括私有方法）

    //获取getName方法
    Method method1 = clz.getDeclaredMethod("getName");
 //获取setName方法,带参数
    Method method2 = clz.getDeclaredMethod("setName", String.class);
    //获取getage方法
    Method method3 = clz.getMethod("getAge");

调用实例的方法

method1.setAccessible(true);
Object name = method1.invoke(user);


method2.setAccessible(true);
method2.invoke(user, "xixi");

Object age = method3.invoke(user);

反射优缺点

虽然反射很好用，增加了程序的灵活性，但是也有他的缺点：

性能问题。由于用到动态类型（运行时才检查类型），所以反射的效率比较低。但是对程序的影响比较小，除非对性能要求比较高。所以需要在两者之间平衡。
不够安全。由于可以执行一些私有的属性和方法，所以可能会带来安全问题。
不易读写。当然这一点也有解决方案，比如jOOR库，但是不适用于Android定义为final的字段。

Android中的应用

插件化(Hook)

Hook 技术又叫做钩子函数，在系统没有调用该函数之前，钩子程序就先捕获该消息，钩子函数先得到控制权，这时钩子函数既可以加工处理（改变）该函数的执行行为，还可以强制结束消息的传递。

在插件化中，我们需要找到可以hook的点，然后进行一些插件的工作，比如替换Activity，替换mH等等。这其中就用到大量反射的知识，这里以替换mH为例：

// 获取到当前的ActivityThread对象
Class<?> activityThreadClass = Class.forName("android.app.ActivityThread");
Field currentActivityThreadField = activityThreadClass.getDeclaredField("sCurrentActivityThread");
currentActivityThreadField.setAccessible(true);
Object currentActivityThread = currentActivityThreadField.get(null);

//获取这个对象的mH
Field mHField = activityThreadClass.getDeclaredField("mH");
mHField.setAccessible(true);
Handler mH = (Handler) mHField.get(currentActivityThread);


//替换mh为我们自己的HandlerCallback
Field mCallBackField = Handler.class.getDeclaredField("mCallback");
mCallBackField.setAccessible(true);
mCallBackField.set(mH, new MyActivityThreadHandlerCallback(mH));

动态代理

动态代理的特点是不需要提前创建代理对象，而是利用反射机制在运行时创建代理类，从而动态实现代理功能。

public class InvocationTest implements InvocationHandler {
    // 代理对象（代理接口）
    private Object subject;

    public InvocationTest(Object subject) {
        this.subject = subject;
    }
    @Override
    public Object invoke(Object object, Method method, Object[] args)
            throws Throwable {
        //代理真实对象之前
        Object obj = method.invoke(subject, args);
        //代理真实对象之后
        return obj;
    }
}

三方库（注解）

我们可以发现很多库都会用到注解，而获取注解的过程也会有反射的过程，比如获取Activity中所有变量的注解：

public void getAnnotation(Activity activity){
    Class clazz = activity.getClass();
    //获得activity中的所有变量
    Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();
    for (Field field : fields) {
        field.setAccessible(true);
        //获取变量上加的注解
        MyAnnotation test = field.getAnnotation(MyAnnotation.class);
        //...
    }
}

这种通过反射处理注解的方式称作运行时注解，也就是程序运行状态的时候才会去处理注解。但是上文说过了，反射会在一定程度上影响到程序的性能，所以还有一种处理注解的方式：编译时注解。

所用到的注解处理工具是APT。