反射还能这么玩?
来源:互联网 发布:电脑乐器演奏软件 编辑:程序博客网 时间:2024/04/29 05:18
其实本来想加个前缀,结果标题是《Android 中反射还能这么用?》,后来想想,也不恰当,就把Android去了,本身反射是Java的东西,你硬生生的加个Android显然是不恰当的。
这几天稍微过了一下Weex的源码,可谓是亲眼目睹了它的源码。无意间发现一个类,叫WXHack,搜索一下代码,发现在Weex里用的地方就一处,好奇心驱使下去看了WXHack的源码,好家伙!看完之后总觉得这个类似曾相识,后来昨天在看OpenAtlas的代码的时候又看到了这个类,相关链接如下
- Hack.java
- Interception.java
后来我断定这个类应该是淘宝Atlas里的类,Weex直接抽出来了。为了验证自己的想法,下了个淘宝客户端反编译了下去找这个类,真的找到了。
想看源码的可以直接点上面的链接去看OpenAtals里的类,也可以看这个保持了淘宝的包结构,但是反编译并完全的项目,也就是包含了一些字节码的,但是这两个类应该是完整的。
- AtlasForAndroid
那么携程的动态加载框架也算是有Atlas的成分了,自然也就有这两个类了,不出所料的找到了它们。
- Hack.java
- Interception.java
其实这个应该也不是淘专的专利,因为后来我在github上搜索了一番,发现了几个类似的类,这几个类在eclipse中竟然出现了。
- HackedField.java
- HackedMethod0.java
- HackedMethod1.java
那么,这两个类到底有什么作用呢,莫慌,容我慢慢道来。
首先,从名字上可以看出这是一个Hack类,它的作用就是辅助反射,但是它们却不是简简单单的辅助反射,而是反射后包装的形式:类,方法,字段 ,也就是HackedClass,HackedConstructor,HackedMethod,HackedField这几个反射的包装形式。并且还有AssertionFailureHandler用于处理反射发生异常时的处理,你可以选择扔出异常或者自己处理掉。
在看他的源码之前,我们先来看看传统的反射是怎么玩的。
写了两三个类用来测试。
Student实体类,内部有一个IBehavior类,代表学生的行为;此外还有静态变量,非静态变量,静态方法,非静态方法,泛型变量,作用就是等下测试不同场景的反射。
public class Student implements Serializable { private static String school = "清华大学"; private String name; private int age; private HashMap<String, Integer> scores = new HashMap<String, Integer>(); private IBehavior behavior = new BehaviorImpl(); public Student() { } public Student(String name, int age) { this.name = name; this.age = age; } public IBehavior getBehavior() { return behavior; } public void setBehavior(IBehavior behavior) { this.behavior = behavior; } public void addScore(String name, int score) { scores.put(name, score); } public HashMap<String, Integer> getScores() { return scores; } public void setScores(HashMap<String, Integer> scores) { this.scores = scores; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public int getAge() { return age; } public void setAge(int age) { this.age = age; } public static String getSchool() { return school; } public static void setSchool(String school) { Student.school = school; } public void say(String word) { System.out.println(word); } @Override public String toString() { return "Student{" + "school=" + school + ", age=" + age + ", name='" + name + '\'' + ", scores=" + scores + ", behavior=" + behavior + '}'; }}
IBehavior接口以及其实现类的代码如下
public interface IBehavior { void perform(String behaiviorName, String behaiviorContent);}public class BehaviorImpl implements IBehavior { @Override public void perform(String behaiviorName, String behaiviorContent) { System.out.println("behaiviorName:" + behaiviorName); System.out.println("behaiviorContent:" + behaiviorContent); }}
你要反射,就先得拿到Class对象,两种方式,一直是Class在你的项目中,可以直接引用,第二种就是这个Class可能你不能直接引用,比如Android中的ContextImpl,一般来说,第二种的使用场景会更广泛。
//直接通过classClass<?> studentClassByClass = Student.class;//通过class的字符串全类名Class<?> studentClassByName = Class.forName("cn.edu.zafu.Student");
然后你可以直接调用class的newInstance方法新建一个对象,但是对于没有默认构造函数的类来说,你需要拿到构造函数再去新建对象。这里需要注意的是你不知道修饰符是private,protected,public中的哪一个时,建议调用setAccessible设置成true,不然极有可能会发生异常。
//构造函数new对象Constructor<?> constructor = studentClassByName.getConstructor(String.class, int.class);constructor.setAccessible(true);Student student = (Student) constructor.newInstance("区长", 22);System.out.println(student);
对于静态变量的访问,可以拿到Field,直接设置即可。set方法的第一个参数传null就是了。
//静态变量Field schoolField = studentClassByName.getDeclaredField("school");schoolField.setAccessible(true);schoolField.set(null, "浙江大学");System.out.println(Student.getSchool());
但是对于非静态变量,set方法的第一个参数你就需要传递一个实例进去,比如上面通过构造函数new出来的对象。
//非静态变量Field ageFiled = studentClassByName.getDeclaredField("age");ageFiled.setAccessible(true);Integer age = (Integer) ageFiled.get(student);System.out.println(age);ageFiled.set(student, 100);System.out.println(student.getAge());
同理静态方法同静态变量
//静态方法调用Method setSchoolMethod = studentClassByName.getDeclaredMethod("setSchool", String.class);setSchoolMethod.invoke(null, "清华大学");System.out.println(Student.getSchool());
非静态方法同非静态变量
//非静态方法调用Method sayMethod = studentClassByName.getDeclaredMethod("say", String.class);sayMethod.setAccessible(true);sayMethod.invoke(student, "hello world");
等等,还有一个泛型变量呢
private HashMap<String, Integer> scores = new HashMap<String, Integer>();
懵逼了,不会写。。。。。其实还是一样,强转就ok了,只不过强转前需要对类型进行校验。
然后就是异常处理,反射大多数人都是通过try catch直接捕捉异常。。。这也没什么好说的。
劫持,什么叫劫持呢,其实就是替换字段,有人说你直接反射拿到变量,直接反射替换就是了,这是一种方式,但是这并不是我想要的,比如我要劫持Student里的behavior变量,但是我不想修改它,我想保留它原来的逻辑,但是我又想加入新的东西,这个就有点类型面向切面编程了,比如日志的注入。怎么做?懵逼了。。。。显然是动态代理啊。使用代理类去完成劫持操作,既可以保留原有操作,又可以增加新的逻辑。
那么Hack类是怎么做的呢。首先生成HackedClass类,怎么生成的呢,调用Hack的into方法,入参有两种形式,一种就是直接传Class,另一种就是传递Class的全类名字符串。
public static <T> HackedClass<T> into(final Class<T> clazz) { return new HackedClass<T>(clazz);}@SuppressWarnings({"rawtypes", "unchecked"})public static <T> HackedClass<T> into(final String class_name) throws HackDeclaration.HackAssertionException { try { return new HackedClass(Class.forName(class_name)); } catch (final ClassNotFoundException e) { fail(new HackDeclaration.HackAssertionException(e)); return new HackedClass(null); // TODO: Better solution to avoid null? }}
into方法返回的是HackedClass对象,这个对象是对反射的包装类之一。其源码如下
public static class HackedClass<C> { protected Class<C> mClass; public HackedClass(final Class<C> clazz) { mClass = clazz; } public HackedField<C, Object> staticField(final String name) throws HackDeclaration.HackAssertionException { return new HackedField<C, Object>(mClass, name, Modifier.STATIC); } public HackedField<C, Object> field(final String name) throws HackDeclaration.HackAssertionException { return new HackedField<C, Object>(mClass, name, 0); } public HackedMethod staticMethod(final String name, final Class<?>... arg_types) throws HackDeclaration.HackAssertionException { return new HackedMethod(mClass, name, arg_types, Modifier.STATIC); } public HackedMethod method(final String name, final Class<?>... arg_types) throws HackDeclaration.HackAssertionException { return new HackedMethod(mClass, name, arg_types, 0); } public HackedConstructor constructor(final Class<?>... arg_types) throws HackDeclaration.HackAssertionException { return new HackedConstructor(mClass, arg_types); } public Class<C> getmClass() { return mClass; }}
如果你要获得静态方法,就调用staticMethod,静态变量就调用staticField,非静态方法就调用method,非静态变量就调用field,要获得构造函数就调用constructor,当然你也可以调用getmClass获得Class。最终如果你调用方法相关的函数会得到HackedMethod,调用变量相关的会得到HackedField,调用构造函数相关的会获得HackedConstructor,这三个类的源码如下。自己看源码。。。。不解释了。。。太长了,主要是对反射的封装,并达到面向对象的效果。
public static class HackedField<C, T> { private final Field mField; HackedField(final Class<C> clazz, final String name, int modifiers) throws HackDeclaration.HackAssertionException { Field field = null; try { if (clazz == null) { return; } field = clazz.getDeclaredField(name); if (modifiers > 0 && (field.getModifiers() & modifiers) != modifiers) { fail(new HackDeclaration.HackAssertionException(field + " does not match modifiers: " + modifiers)); } field.setAccessible(true); } catch (final NoSuchFieldException e) { HackDeclaration.HackAssertionException hae = new HackDeclaration.HackAssertionException(e); hae.setHackedClass(clazz); hae.setHackedFieldName(name); fail(hae); } finally { mField = field; } } @SuppressWarnings("unchecked") public <T2> HackedField<C, T2> ofGenericType(final Class<?> type) throws HackDeclaration.HackAssertionException { if (mField != null && !type.isAssignableFrom(mField.getType())) { fail(new HackDeclaration.HackAssertionException(new ClassCastException(mField + " is not of type " + type))); } return (HackedField<C, T2>) this; } @SuppressWarnings("unchecked") public HackedField<C, T> ofType(final String type_name) throws HackDeclaration.HackAssertionException { try { return (HackedField<C, T>) ofType(Class.forName(type_name)); } catch (final ClassNotFoundException e) { fail(new HackDeclaration.HackAssertionException(e)); return this; } } @SuppressWarnings("unchecked") public <T2> HackedField<C, T2> ofType(final Class<T2> type) throws HackDeclaration.HackAssertionException { if (mField != null && !type.isAssignableFrom(mField.getType())) { fail(new HackDeclaration.HackAssertionException(new ClassCastException(mField + " is not of type " + type))); } return (HackedField<C, T2>) this; } public void hijack(final C instance, final Interception.InterceptionHandler<?> handler) { final T delegatee = get(instance); if (delegatee == null) { throw new IllegalStateException("Cannot hijack null"); } final Class<?>[] interfaces = delegatee.getClass().getInterfaces(); set(instance, Interception.proxy(delegatee, handler, interfaces)); } public T get(final C instance) { try { @SuppressWarnings("unchecked") final T value = (T) mField.get(instance); return value; } catch (final IllegalAccessException e) { e.printStackTrace(); return null; } } public void set(final C instance, final Object value) { try { mField.set(instance, value); } catch (final IllegalAccessException e) { e.printStackTrace(); } } public Field getField() { return mField; }}public static class HackedMethod { protected final Method mMethod; HackedMethod(final Class<?> clazz, final String name, final Class<?>[] arg_types, int modifiers) throws HackDeclaration.HackAssertionException { Method method = null; try { if (clazz == null) { return; } method = clazz.getDeclaredMethod(name, arg_types); if (modifiers > 0 && (method.getModifiers() & modifiers) != modifiers) { fail(new HackDeclaration.HackAssertionException(method + " does not match modifiers: " + modifiers)); } method.setAccessible(true); } catch (final NoSuchMethodException e) { HackDeclaration.HackAssertionException hae = new HackDeclaration.HackAssertionException(e); hae.setHackedClass(clazz); hae.setHackedMethodName(name); fail(hae); } finally { mMethod = method; } } public Object invoke(final Object receiver, final Object... args) throws IllegalArgumentException, InvocationTargetException { Object obj = null; try { obj = mMethod.invoke(receiver, args); return obj; } catch (final IllegalAccessException e) { /* Should never happen */ e.printStackTrace(); } return obj; } public Method getMethod() { return mMethod; }}public static class HackedConstructor { protected Constructor<?> mConstructor; HackedConstructor(final Class<?> clazz, final Class<?>[] arg_types) throws HackDeclaration.HackAssertionException { try { if (clazz == null) { return; } mConstructor = clazz.getDeclaredConstructor(arg_types); } catch (NoSuchMethodException e) { HackDeclaration.HackAssertionException hae = new HackDeclaration.HackAssertionException(e); hae.setHackedClass(clazz); fail(hae); } } public Object getInstance(final Object... arg_types) throws IllegalArgumentException { Object obj = null; mConstructor.setAccessible(true); try { obj = mConstructor.newInstance(arg_types); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } return obj; }}
注意HackedField中有个方法叫hijack,这个方法的作用就是劫持。
最终,如果反射失败的话会进入Hack的fail方法处理,我们可以设置AssertionFailureHandler处理器,返回false会扔出异常,否则不会扔出异常。可以在里面做一些事,比如埋点。这样就可以集中到一个地方处理了。
private static void fail(HackDeclaration.HackAssertionException e) throws HackDeclaration.HackAssertionException { if (sFailureHandler == null || !sFailureHandler.onAssertionFailure(e)) { throw e; }}public static void setAssertionFailureHandler(AssertionFailureHandler handler) { sFailureHandler = handler;}public interface AssertionFailureHandler { boolean onAssertionFailure(HackDeclaration.HackAssertionException failure);}
瞎说了这么多,来实践一把。
获得HackedClass对象,调用Hack.into方法
//通过Class来获得一个HackedClassHack.HackedClass<Student> hackPersonByClass = Hack.into(Student.class);//输出class测试System.out.println(hackPersonByClass.getmClass());//通过Class的全类名获得一个HackedClassHack.HackedClass<Student> hackPersonByName = Hack.into("cn.edu.zafu.Student");//输出class测试System.out.println(hackPersonByName.getmClass());
创建实例,调用HackedClass的constructor方法,将参数的类型传入,然后调用getInstance方法就可以获得一个实例了。
//获得构造函数Hack.HackedConstructor personConstructor = hackPersonByName.constructor(String.class, int.class);//创建并获得实例Student student = (Student) personConstructor.getInstance("区长", 121);//输出结果测试System.out.println(student);//直接调用反射获得的对象的方法student.say("世界你好,世界再见");
非静态变量需要通过field方法获得一个HackedField对象,这时候你获得的field是一个Object类型的,因此如果你想要类型安全,需要调用一下ofType方法,将类型传入。
//通过field -> ofType 获得一个HackedField,非静态Hack.HackedField<Student, String> hackName = hackPersonByName.field("name").ofType(String.class);//反射调用String name = hackName.get(student);//输出结果测试System.out.println(name);//通过field -> ofType 获得一个HackedField,非静态Hack.HackedField<Student, Integer> hackAge = hackPersonByName.field("age").ofType(int.class);//反射设置属性hackAge.set(student, 16);//反射获得age,进行验证Integer age = hackPersonByName.field("age").ofType(int.class).get(student);//输出结果测试System.out.println(age);
静态变量直接调用staticField方法即可,除了上面的ofType将类型传入,这个类型可以是Class对象,也可以是Class字符串的全类名。
//反射获得静态变量Hack.HackedField<Student, Object> hackSchool = hackPersonByName.staticField("school").ofType("java.lang.String");//获得静态变量值String sSchool = (String) hackSchool.get(null);//输出结果测试System.out.println(sSchool);//设置值hackSchool.getField().set(null, "北京大学");//获得值验证是否设置成功,通过getField()方式sSchool = (String) hackSchool.getField().get(null);//输出结果测试System.out.println(sSchool);
泛型参数可以调用ofGenericType方法转为泛型,比如下面的Map
//泛型参数Hack.HackedField<Student, Map<String, Integer>> hackScores = hackPersonByName.field("scores").ofGenericType(Map.class);Map<String, Integer> stringIntegerMap = hackScores.get(student);stringIntegerMap.put("语文", 80);stringIntegerMap.put("数学", 90);//泛型参数设置hackScores.set(student, stringIntegerMap);//输出结果测试System.out.println(student.getScores());
方法的调用需要调用method相关的方法,非静态方法直接调用method方法获得HackedMethod对象,需要将方法的参数类型传入。之后直接invoke调用的时候将调用对象实例和参数传入。
//反射非静态方法调用hackPersonByName.method("say", String.class).invoke(student, "fuck the source code");
静态方法和非静态方法相比就是invoke的时候调用对象可以直接传null。
//反射静态方法调用hackPersonByName.staticMethod("setSchool", String.class).invoke(null, "南京大学");//输出结果测试System.out.println(Student.getSchool());//反射静态方法调用String school = (String) hackPersonByName.staticMethod("getSchool").getMethod().invoke(null);System.out.println(school);
以上调用的最终输出如下图所示,代码可能跟图有出入(貌似修改过前后顺序)
Hack类里的异常处理最终都会走到fail方法中,fail方法中会判断AssertionFailureHandler是否为空,空的情况下会直接扔出异常,否则会看AssertionFailureHandler的处理结果,如果结果返回true,则不扔出异常,返回fasle的情况下也会扔出异常,我们通过setAssertionFailureHandler方法设置一个异常处理器就可以了。下面调用两个不存在的字段,让它进入到这个处理器中,如果字段名是notHandler则扔出异常,否则输出信息并返回true。
//异常处理Hack.setAssertionFailureHandler(new Hack.AssertionFailureHandler() { @Override public boolean onAssertionFailure(Hack.HackDeclaration.HackAssertionException failure) { //如果是notHandler字段,则不处理,即扔出异常,否则打印输出,不扔出异常 if ("notHandler".equals(failure.getHackedFieldName())) { return false; } Class<?> hackedClass = failure.getHackedClass(); String hackedFieldName = failure.getHackedFieldName(); String hackedMethodName = failure.getHackedMethodName(); System.out.println("=====onAssertionFailure start====="); System.out.println("hackedClass:" + hackedClass); System.out.println("hackedFieldName:" + hackedFieldName); System.out.println("hackedMethodName:" + hackedMethodName); System.out.println("=====onAssertionFailure end====="); //返回true不会抛出异常,否则抛出异常 return true; }});//获得一个不存在的对象,验证onAssertionFailure回调Hack.HackedField<Student, String> unknownField = hackPersonByName.field("unknownField").ofType(String.class);Hack.HackedField<Student, String> notHandler = hackPersonByName.field("notHandler").ofType(String.class);
最终的效果如下
劫持字段,字段的劫持就是通过动态代理来实现的,内部的逻辑如下
public static abstract class InterceptionHandler<T> implements InvocationHandler { private T mDelegatee; @Override public Object invoke(Object obj, Method method, Object[] args) throws Throwable { Object obj2 = null; try { obj2 = method.invoke(delegatee(), args); } catch (IllegalArgumentException e) { e.printStackTrace(); } catch (IllegalAccessException e2) { e2.printStackTrace(); } catch (InvocationTargetException e3) { throw e3.getTargetException(); } return obj2; } protected T delegatee() { return this.mDelegatee; } void setDelegatee(T t) { this.mDelegatee = t; }}
这个字段的方法调用都是调用委托对象,这个对象就是我们原始的字段,这个delegatee方法我们可以重写返回新对象,这样就和反射直接替换没有什么差别了。当然也可以重写invoke方法,在调用前和调用后做一些处理。比如我做一些日志输出。如下代码
//字段劫持处理Interception.InterceptionHandler handler = new Interception.InterceptionHandler<IBehavior>() { @Override public Object invoke(Object obj, Method method, Object[] args) throws Throwable { System.out.println("hijack:[invoke start]"); Object o = super.invoke(obj, method, args); System.out.println("hijack:[invoke end]"); return o; }};//劫持behavior字段hackPersonByName.field("behavior").hijack(student, handler);//测试劫持效果student.getBehavior().perform("sleep", "sleep 10h");
最终效果如下
好了说了这么多,还是不明白这个东西有什么软用呢?Android动态加载资源的时候我们需要用到的ContextImpl对象,需要对AssetManager和Resources需要做一些操作,就可以这么来了。
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;public class Hacks extends HackDeclaration implements AssertionFailureHandler { public static HackedClass<AssetManager> AssetManager; public static HackedMethod AssetManager_addAssetPath; public static HackedClass<Object> ContextImpl; public static HackedField<Object, Resources> ContextImpl_mResources; public static boolean sIsReflectChecked; public static boolean sIsReflectAvailable; public static boolean defineAndVerify() { if (sIsReflectChecked) { return sIsReflectAvailable; } Hacks hacks = new Hacks(); try { Hack.setAssertionFailureHandler(hacks); allClasses(); allConstructors(); allFields(); allMethods(); sIsReflectAvailable = true; return sIsReflectAvailable; } catch (Throwable e) { e.printStackTrace(); } finally { Hack.setAssertionFailureHandler(null); sIsReflectChecked = true; } return false; } private static void allClasses() throws HackAssertionException { AssetManager = Hack.into(AssetManager.class); ContextImpl = Hack.into("android.app.ContextImpl"); } private static void allConstructors() throws HackAssertionException { } private static void allFields() throws HackAssertionException { ContextImpl_mResources = ContextImpl.field("mResources").ofType( Resources.class); } private static void allMethods() throws HackAssertionException { AssetManager_addAssetPath = AssetManager.method("addAssetPath", String.class); } @Override public boolean onAssertionFailure(HackAssertionException hackAssertionException) { //throw it return false; }}
调用 Hacks.defineAndVerify反复进行定义和验证,成功后就可以直接调用了。
boolean flag = Hacks.defineAndVerify();if (flag) { AssetManager assetManager = AssetManager.class.newInstance(); Hacks.AssetManager_addAssetPath.invoke(assetManager,"assetPath"); Hacks.ContextImpl_mResources.set(context, resources);}
上面的这个例子是伪代码,实际情况自己去把握~~~~写的比较随意,看看就好了~
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