java反射

2024-03-20 11:27 由 CAP_T 发表于 #其他

java反射

概念

反射就是java中一种可以获取一个对象的类的方法，类可以通过反射拿到所有方法，并且调用。

获取类方法

获取一个类的方法有三种：

对象直接调用getclass()
每个类都有一个静态class属性
Class类自带的静态方法forName(String className)

package java_learn;

import java.io.Serializable;
public class Student implements Serializable{
    private static final long serialVersionUID = -5215701594592700115L;
    private String name;
    private String number;
    private String gender;
    public String capt;
    private transient int grade;
    public Student(String name,String number,String gender,int grade) {
        this.name=name;
        this.number=number;
        this.gender=gender;
        this.grade=grade;
        System.out.println("pp");
    }
    public Student(){
        System.out.println("np");
    }
    public void getInformation(){
        System.out.println("name:"+this.name+" number:"+this.number+" gender:"+this.gender+" grade:"+this.grade);
    }
    public void woparam(){
        System.out.println("无参数");
    }
    public void doparam(String pr){
        System.out.println(pr);
    }
}

package learn_java;
import learn_java.Students;

public class reflect {
    public  static void  main(String args[]) throws ClassNotFoundException {
        Students A = new Students("capt","11111","male",2);
        //第一种获取Class的方法
        Class clazz1 = A.getClass();
        System.out.println(clazz1);
        //通过静态属性获取Class
        Class clazz2 = Students.class;
        System.out.println(clazz1 == clazz2);
        //通过类的静态方法获得Class
        Class clazz3 = Class.forName("learn_java.Students");
        System.out.println(clazz3 == clazz1);
    }
}

注意到所有返回类型是Class类型，该类型的对象中包含了对应类的类名、方法等属性。

反射利用方法

反射中常用的方法有三个：

Invoke方法用于执行函数
forName方法用于获取实例的类
getMethod方法用于获取该类中的方法
newInstance()方法用于实例化该类的对象

demo:

package java_learn;

import java.lang.reflect.InvocationTargetException;

public class reflect {
    public  static void  main(String args[]) throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException, NoSuchMethodException, SecurityException, InstantiationException {
        Class clazz3 = Class.forName("java_learn.Student");
        // clazz3.getMethod("woparam", new Class[]{}).invoke(clazz3.newInstance());
        // clazz3.getMethod("doparam", String.class).invoke(clazz3.newInstance(),"capt");
        Class cls = Class.forName("java.lang.Runtime");
        cls.getMethod("exec",String.class).invoke(cls.getMethod("getRuntime").invoke(cls),"open -a Calculator");

    }
}

这里需要注意的是

newInstance()方法在实例化对象时，会默认调用类中的无参数构造函数，当类中不存在无参数构造函数或者无参数构造函数是私有的时，函数会执行失败。
Runtime类是一个典型的单例模式，即该类只能存在一个对象，可以进入到该包中查看，其构造方法是私有的。该类的实例只能通过其public方法getRuntime方法获取。

invoke()概述

对于invoke函数的第一个参数：

如果这个方法是一个普通方法，第一个参数就是类对象
如果这个方法是一个静态方法，第一个参数就是该类（Class）

一般需要先通过getMethod方法得到Method对象，然后该Method对象调用invoke方法，从而实现该Method方法的运行。

同时invoke方法是支持多态机制的，即子类对象也可以通过invoke方法执行父类的方法，父类对象则不可以通过invoke方法执行子类方法。

第二种实例化方法

在上面提到newInstance()在实例化中可能会遇到两种问题，我们已经通过Runtime举例解决了无参数构造函数是私有的这种情况，下面分析要实例化类中不存在无参数构造函数的情况。

getConstructor()方法：该方法可以获取类的构造函数，并且因为类的构造函数是支持重载的，有时会有存在多个构造方法，getConstructor()函数还可以通过这些构造函数的传参类型进行区分。在进行实例化时使用newInstance()。

将Student类中的无参数构造方法删除，我们执行这个demo发现，成功创建实例：

    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException, NoSuchMethodException, SecurityException {
        Class clazz = Class.forName("java.lang.ProcessBuilder");
        Method start = clazz.getMethod("start");
        Constructor c = clazz.getConstructor(String[].class);
        Object pb = c.newInstance((Object) new String[]{"open", "-a", "Calculator"});
        start.invoke(pb);
    }

ProcessBuilder类：这是另一个常用于执行命令的类，该类用于创建操作系统进程，其start()方法可以创建一个新的Process实例。它存在两个构造方法：

public ProcessBuilder(List<String> command)

demo:

public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException, NoSuchMethodException, SecurityException {
        Class clazz = Class.forName("java.lang.ProcessBuilder");
        Method start = clazz.getMethod("start");
        Constructor c = clazz.getConstructor(List.class);
        Object pb = c.newInstance(Arrays.asList("open","-a","Calculator"));
        start.invoke(pb);
    }

这里因为Objec是祖先类，所以pb可以使用Obejct来引用。

public ProcessBuilder(String... command)

这里需要的参数是一个可变长参数，参数数目不固定，可以当作数组来看待。

    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException, NoSuchMethodException, SecurityException {
        Class clazz = Class.forName("java.lang.ProcessBuilder");
        Method start = clazz.getMethod("start");
        Constructor c = clazz.getConstructor(String[].class);
        Object pb = c.newInstance((Object) new String[]{"open", "-a", "Calculator"});
        start.invoke(pb);
    }

可以发现，这里在调用newInstance方法时，将String数组强制转化成了Object类型。因为newInstance()方法其实也是接收可变长参数的，如果直接传输数组，newInstance()方法会将传输的字符串拆开，作为自己的参数，这样就会导致命令无法执行。

获取私有方法、属性

在反射中，利用的类存在两种：

getMethod()方法来获取类中的公有方法，getField()方法来获取类中的公有属性。getConstructor()方法来获取类的公有构造方法。
getDeclearedMethod()方法来获取类中的私有方法，getDeclearedField()方法来获取类中的私有属性。getDeclearedConstructor()方法来获取类的私有构造方法。

通常是由getMethod()方法来获取public方法，通过getDeclearedMethod()获取类的私有方法。

这样对于之前Runtime类的利用就有了新的方式。我们不需要调用getRuntime()方法来实现对Runtime对象的引用，可以直接使用getDeclearedConstructor()获取其私有的构造器：

Class clazz = Class.forName("java.lang.Runtime");
        Constructor con = clazz.getDeclaredConstructor(null);
        con.setAccessible(true);
        Method ex = clazz.getMethod("exec", String.class);
        ex.invoke(con.newInstance(), "open -a Calculator");

这里需要注意的是在获取私有构造方法（属性、构造器）之后，需要使用setAccessible(true)，对权限进行修改，将newInstance()判断中的override设置成了true。

总结

首先需要了解反射获取某个方法所属类的三种手段：.class、forName()、getClass()
在进行命令执行时可以用到Runtime类和ProcessBuilder类
newInstance()方法存在两种不可执行的情况
- 类中没有无参数构造函数：使用getConstructor()方法获取
- 类中无参数构造函数私有：
  - 单例模式下一般存在别的方法可以直接返回该实例的引用，如getRuntime()；
  - 使用getDeclearedConstrucotr()直接获取私有方法，setAccessible(true)。