聊聊Java知识点之反射

前言

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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。

APT是一种注解处理器，可以在编译时进行扫描和处理注解，然后生成java代码文件，这种方法对比反射就能比较小的影响到程序的运行性能。

这里就不说APT的使用了，下次会专门有章节提到～

Android体系架构

Android体系架构：https://github.com/JiMuzz/Android-Architecture

参考

https://www.jianshu.com/p/3382cc765b39

https://segmentfault.com/a/1190000015860183

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