知识总结之 插件化基础 java反射与代理
来源:互联网 发布:ug8.0数控编程实例 编辑:程序博客网 时间:2024/06/06 00:32
Java平台的反射机制是代码动态加载和调用的基本途径,在安卓系统源码中也用到了大量的反射动态加载类。反射也是安卓平台插件化实现的必要掌握的基础知识。代理是客户端灵活操作对象,间接的低耦合度操作对象的有效途径,也是插件化必要掌握知识。
安卓插件化基础 java反射与代理
一、反射
java中反射机理比较常用,这里主要以代码实例展示其用法。
什么是反射?
指程序运行时 加载、获取一个未知类(已知类名)及类属性和方法的java技术机理。加载完成后会在虚拟机中产生一个class对象,一个类只有一个class对象,这个class对象包含了类的相关结构信息。
这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为java语言的反射机制。
Class对象如何获取?
- 运用Class.forName(String className)动态加载类;
- .class 属性(轻量级);
- getClass()方法;
对象的创建
- 使用Class对象的newInstance()方法来创建该Class对象对应类的实例,这种方式要求该Class对象的对应类有默认构造器。
- 先使用Class对象获取指定的Constructor对象, 再调用Constructor对象的newInstance()。通过这种方式可以选择指定的构造器来创建实例。
//Class 类 newInstance源码 @CallerSensitive public T newInstance() throws InstantiationException, IllegalAccessException { if (System.getSecurityManager() != null) { checkMemberAccess(Member.PUBLIC, Reflection.getCallerClass(), false); } // NOTE: the following code may not be strictly correct under // the current Java memory model. // Constructor lookup if (cachedConstructor == null) { if (this == Class.class) { throw new IllegalAccessException( "Can not call newInstance() on the Class for java.lang.Class" ); } try { Class<?>[] empty = {}; final Constructor<T> c = getConstructor0(empty, Member.DECLARED);//默认构造器 // Disable accessibility checks on the constructor // since we have to do the security check here anyway // (the stack depth is wrong for the Constructor's // security check to work) java.security.AccessController.doPrivileged( new java.security.PrivilegedAction<Void>() { public Void run() { c.setAccessible(true); return null; } }); cachedConstructor = c; } catch (NoSuchMethodException e) { throw (InstantiationException) new InstantiationException(getName()).initCause(e); } } Constructor<T> tmpConstructor = cachedConstructor; // Security check (same as in java.lang.reflect.Constructor) int modifiers = tmpConstructor.getModifiers(); if (!Reflection.quickCheckMemberAccess(this, modifiers)) { Class<?> caller = Reflection.getCallerClass(); if (newInstanceCallerCache != caller) { Reflection.ensureMemberAccess(caller, this, null, modifiers); newInstanceCallerCache = caller; } } // Run constructor try { return tmpConstructor.newInstance((Object[])null); } catch (InvocationTargetException e) { Unsafe.getUnsafe().throwException(e.getTargetException()); // Not reached return null; } }
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先定义一个bean类作为反射对象
public class CankingBean extends Canking implements ICanking { private String name; private int id; public CankingBean() { //Nothing } public CankingBean(int id, String name) { this.id = id; this.name = name; } public String getName() { return name; } public void setName(String n) { this.name = n; } public int getId() { return id; } public void setId(int i) { this.id = i; } @Override public void createApp() { //nothing } }
1.对象实例化
CankingBean bean = null, bean1 = null; Class test = null; try { test = Class.forName("com.canking.CankingBean"); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } Constructor cons[] = test.getConstructors(); System.out.println("cons.len:" + cons.length + " name:" + test.getName() + " simpleName:" + test.getSimpleName() + " Canonical:" + test.getCanonicalName() + " type:" + test.getTypeName()); try { bean = (CankingBean) cons[0].newInstance(); bean1 = (CankingBean) cons[1].newInstance(1, "canking"); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("bean.id:" + bean.getId() + " bean.name:" + bean.getName() + " b1.id:" + bean1.getId() + " b1.name:" + bean1.getName());
2. 获取实现接口列表
Class<?> intes[]=test.getInterfaces();
3.获取父类
Class<?> temp=demo.getSuperclass();
4.获取类属性
Field[] fields = test.getDeclaredFields();//本类属性 for (Field f : fields) { int modifier = f.getModifiers();//修饰符 String modiStr = Modifier.toString(modifier); Class type = f.getType(); System.out.println(f.getName() + " || modifier:" + modiStr + " type:" + type.getName()); } System.out.println("\n"); Field[] fieldsAll = test.getFields();//接口中属性 for (Field f : fieldsAll) { int modifier = f.getModifiers();//修饰符 String modiStr = Modifier.toString(modifier); Class type = f.getType(); System.out.println(f.getName() + " || modifier:" + modiStr + " type:" + type.getName()); }
想要获取父类中属性怎么办?getSuperclass()先获取父类实例,然后调用getDeclaredFields()获取。可以依次遍历super类,获得全部继承关系中的属性。
5.获取类方法
Method method[] = test.getMethods(); //获取类及继承关系中的所有类方法 for(Method m : method){ Class<?> returnType = m.getReturnType(); Class<?> para[] = m.getParameterTypes(); int temp = m.getModifiers(); System.out.println(m.getName()+" returnType:"+returnType+" modifiers:"+Modifier.toString(temp)); for(Class c : para){ System.out.println(" c name:"+c.getName()); } }
6.方法及属性的操作
try { Method ms = test.getMethod("setName", String.class); Method mg = test.getMethod("getName"); Object obj = test.newInstance(); ms.invoke(obj, "New name"); System.out.println("name:" + mg.invoke(obj)); Field canking = test.getDeclaredField("name"); canking.setAccessible(true);//禁用权限检测 canking.set(obj, "Name Modified!"); System.out.println("name:" + canking.get(obj)); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); }
二、代理
什么是java代理模式?
代理用到类反射的知识,这里进一步单独讲解加深理解。
对某个对象提供一个代理对象,使得我们可以通过代理对象间接的操作原对象。
静态代理:代码层通过设计类获得一个中间层代理,是在编译时已经实现好的,可以说是一个class文件。
动态代理:代理类是在运行时由java机理产生。起到动态调用和操作代码的目的。
由于静态代理比较简单,易于理解,本文主要讲解动态代理。
基本概念
InvocationHandler接口
代理类调用任何方法都会经过这个调用处理器类的invoke方法。
Proxy
主要用于产生代理类,通过 Proxy 类生成的代理类都继承了 Proxy 类。newProxyInstance方法封装了获取代理对象。
newProxyInstance(ClassLoader loader, Class
动态代理实现方法
个人学习习惯,学习新知识,先了解大概,然后就是代码,最后看原理,有精力的话就写点东西分享出来。这里就先看下代码如何实现一个动态代理。
只要一个类满足代理条件,即可实现代理。
public class CankingProxyHandler implements InvocationHandler { private Object object; public CankingProxyHandler(Object obj){ this.object= obj; } @Override public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable { System.out.println("Proxy method in"); if ("setName".equals(method.getName())) { return method.invoke(object, "Proxy"); } return method.invoke(object, args); } }
CankingProxyHandler proxyHandler = new CankingProxyHandler(bean1); ICanking cProxy = (ICanking) Proxy.newProxyInstance(CankingBean.class.getClassLoader(), CankingBean.class.getInterfaces(), proxyHandler); cProxy.createApp();
代理类的每次方法调用,都会触发proxyHandler的invoke方法,这样我们就可以在此时做一些自己的事情。
android系统中有些类也是满足代理条件的,这样我们同样可以做一个代理类,来实现hook系统部分方法的目的。
实现原理
首先来看下newProxyInstance源码
@CallerSensitive public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces, InvocationHandler h) throws IllegalArgumentException { Objects.requireNonNull(h); final Class<?>[] intfs = interfaces.clone(); final SecurityManager sm = System.getSecurityManager(); if (sm != null) { checkProxyAccess(Reflection.getCallerClass(), loader, intfs); } /* * Look up or generate the designated proxy class. */ Class<?> cl = getProxyClass0(loader, intfs); //代理类生成关键方法 /* * Invoke its constructor with the designated invocation handler. */ try { if (sm != null) { checkNewProxyPermission(Reflection.getCallerClass(), cl); } final Constructor<?> cons = cl.getConstructor(constructorParams); final InvocationHandler ih = h; if (!Modifier.isPublic(cl.getModifiers())) { AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<Void>() { public Void run() { cons.setAccessible(true); return null; } }); } return cons.newInstance(new Object[]{h}); } catch (IllegalAccessException|InstantiationException e) { throw new InternalError(e.toString(), e); } catch (InvocationTargetException e) { Throwable t = e.getCause(); if (t instanceof RuntimeException) { throw (RuntimeException) t; } else { throw new InternalError(t.toString(), t); } } catch (NoSuchMethodException e) { throw new InternalError(e.toString(), e); } }
可以看出getProxyClass0()方法为生成代理类关键方法
/** * Generate a proxy class. Must call the checkProxyAccess method * to perform permission checks before calling this. */ private static Class<?> getProxyClass0(ClassLoader loader, Class<?>... interfaces) { if (interfaces.length > 65535) { throw new IllegalArgumentException("interface limit exceeded"); } // If the proxy class defined by the given loader implementing // the given interfaces exists, this will simply return the cached copy; // otherwise, it will create the proxy class via the ProxyClassFactory return proxyClassCache.get(loader, interfaces); }
看到源码注释,如果代理类在传入的classloader中已经加载则直接返回,否则会在ProxyClassFactory中生成。
proxyClassCache.get方法中有以下代码
// create subKey and retrieve the possible Supplier<V> stored by that // subKey from valuesMap Object subKey = Objects.requireNonNull(subKeyFactory.apply(key, parameter)); Supplier<V> supplier = valuesMap.get(subKey);
结合代码和注释可以大概看出subKeyFactory.apply(key, parameter)返回的就是代理类
那我们具体看看apply是怎么生产我们的代理类的:
@Override public Class<?> apply(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces) { Map<Class<?>, Boolean> interfaceSet = new IdentityHashMap<>(interfaces.length); for (Class<?> intf : interfaces) { /* * Verify that the class loader resolves the name of this * interface to the same Class object. */ Class<?> interfaceClass = null; try { interfaceClass = Class.forName(intf.getName(), false, loader);//加载原始接口 } catch (ClassNotFoundException e) { } if (interfaceClass != intf) { throw new IllegalArgumentException( intf + " is not visible from class loader"); } /* * Verify that the Class object actually represents an * interface. */ if (!interfaceClass.isInterface()) { throw new IllegalArgumentException( interfaceClass.getName() + " is not an interface"); } /* * Verify that this interface is not a duplicate. */ if (interfaceSet.put(interfaceClass, Boolean.TRUE) != null) { throw new IllegalArgumentException( "repeated interface: " + interfaceClass.getName()); } } String proxyPkg = null; // package to define proxy class in int accessFlags = Modifier.PUBLIC | Modifier.FINAL; /* * Record the package of a non-public proxy interface so that the * proxy class will be defined in the same package. Verify that * all non-public proxy interfaces are in the same package. */ for (Class<?> intf : interfaces) {//解析原始接口 int flags = intf.getModifiers(); if (!Modifier.isPublic(flags)) { accessFlags = Modifier.FINAL; String name = intf.getName(); int n = name.lastIndexOf('.'); String pkg = ((n == -1) ? "" : name.substring(0, n + 1)); if (proxyPkg == null) { proxyPkg = pkg; } else if (!pkg.equals(proxyPkg)) { throw new IllegalArgumentException( "non-public interfaces from different packages"); } } } if (proxyPkg == null) { // if no non-public proxy interfaces, use com.sun.proxy package proxyPkg = ReflectUtil.PROXY_PACKAGE + "."; } /* * Choose a name for the proxy class to generate. */ long num = nextUniqueNumber.getAndIncrement(); String proxyName = proxyPkg + proxyClassNamePrefix + num;//构造代理类名 /* * Generate the specified proxy class. */ byte[] proxyClassFile = ProxyGenerator.generateProxyClass( proxyName, interfaces, accessFlags);//生产代理类 try { return defineClass0(loader, proxyName, proxyClassFile, 0, proxyClassFile.length); } catch (ClassFormatError e) { /* * A ClassFormatError here means that (barring bugs in the * proxy class generation code) there was some other * invalid aspect of the arguments supplied to the proxy * class creation (such as virtual machine limitations * exceeded). */ throw new IllegalArgumentException(e.toString()); } }
最终ProxyGenerator.generateProxyClass方法中产生类代理类并写入磁盘。这种操作代码的代码java总称为元编程,java SOURCE级别的注解中也会大量用到。
代理类最终生产的样子如下:
public final class $Proxy1 extends Proxy implements Subject{ private InvocationHandler h; private $Proxy1(){} public $Proxy1(InvocationHandler h){ this.h = h; } public int request(int i){ Method method = Subject.class.getMethod("method", new Class[]{int.class}); //创建method对象 return (Integer)h.invoke(this, method, new Object[]{new Integer(i)}); //调用了invoke方法 }}
从代理来结构,可以看出为什么每次方法的调用都会掉到invocationHandler的invoke方法。
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