聊聊Java知识点之反射

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

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(); 

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

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(); 

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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