反射与类加载之反射基本概念与Class（一）

作者: Alvin老师 | 来源:发表于2019-11-05 10:53 被阅读0次

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本篇文章将从以下几个内容来阐述反射与类加载:

[三种获取Class对象的方式]
[获取构造器实例化对象与属性信息]
[Android 配置打包签名信息的两种方法]
[Hook动态注入代码]

一、反射基本概念与三种获取Class对象的方式

Class类是一切的反射根源。
Class类表示什么？
很多的人--可以定义一个Person类（有年龄，性别，姓名等）
很多的车--可以定义一个Car类（有发动机，颜色，车轮等）
很多的类--Class类（类名，构造方法，属性，方法）

得到Class类的对象有三种方式：
第一种：Object类中的getClass()方法
第二种：类.class
第三种：通过Class类的forName()方法

为什么要学习反射？
反射可以通过一个Class类的对象反过来获取目标类的类信息(私有的公有的属性，方法等)；
javaEE框架源码大多是采用反射的方式实现，学习此可为学习javaEE框架做铺垫
代码如下：

import org.junit.Test;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Modifier;

public class ReflectionDemo {
    /**
     * 三种获取Class对象的的方式：
     * 1、对象.getClass()
     * 2、类名.class
     * 3、Class.forName("完整的类路径")
     */
    @Test
    public void getClassTest() {

        //第一种：对象.getClass()
        Dog dog = new Dog("wangwang", 2, "yellow");
        Class<? extends Dog> aClass = dog.getClass();
        
        //第二种：类名.class
        Class<Dog> dogClass = Dog.class;

        //第三种：Class.forName("完整的类路径")
        try {
            Class<?> aClass1 = Class.forName("com.vince.Dog");

        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }
}

二、获取构造器实例化对象与属性信息

代码如下：

import org.junit.Test;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Modifier;

public class ReflectionDemo {
    /**
     * 通过反射来实例化目标类对象
     */
    @Test
    public void test1(){
        Class<Dog> dogClass = Dog.class;
        try {
            //通过Class对象(dogClass)来实例化类对象，调用了该类默认的无参的构造方法(所以创建Dog类的时候无参的构造方法要保留呢)；此时可以正常使用dog对象了
            Dog dog = ((Dog) dogClass.newInstance());  //所以这里是没有参数的newInstance()
        } catch (InstantiationException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }


    @Test
    public void test2(){
        Class<Dog> dogClass = ( Dog.class);
        //获取目标类的所有构造方法
        Constructor<?>[] constructors = dogClass.getConstructors(); //通过Class对象(dogClass)，得到该类Dog的所有构造方法。返回的是一个数组
        for (int i = 0; i <constructors.length ; i++) {
            System.out.println(constructors[i].getName());           //循环遍历，获取每个构造方法的名称
            System.out.println(constructors[i].getParameterCount()); //获取每个构造方法的参数数量
            System.out.println(constructors[i].getParameterTypes()); //获取构造方法的参数类型
        }


        //获取指定的构造器
        try {
            //获取指定的构造器;因为参数要传入原类的属性，所以用String.class 也是一种“类名.class”的方式
            Constructor<Dog> constructor = dogClass.getConstructor(String.class, int.class, String.class);
            //调用带参数的构造器来实例化对象，因为有参所以这里newInstance()需要传入具体的参数
            Dog dog = constructor.newInstance("haha", 3, "white");

        } catch (NoSuchMethodException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InstantiationException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InvocationTargetException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }


    //获取属性
    @Test
    public void test3(){
        Class<Dog> dogClass = Dog.class;
        //获取目标类的所有属性的的一个抽象对象，返回的是一个数组；且这种只能获取公有的属性
        Field[] fields = dogClass.getFields();
        //System.out.println(fields.length);

        //获取私有的以及公有的属性；即所有的属性
        Field[] declaredFields = dogClass.getDeclaredFields();
        //System.out.println(declaredFields.length);

        int len = declaredFields.length;
        for (int i = 0; i <len ; i++) {
            int modifiers = declaredFields[i].getModifiers();   //获取每个属性的修饰符，但是这么获取的是修饰符的整数值(JVM自动给转换了)
            String modifilesName = Modifier.toString(modifiers); //因此可用修饰符的一个类Modifier.toString()方法再转换成字符串
            System.out.println(modifilesName+" "+declaredFields[i].getType()+" "+declaredFields[i].getName());

        }

    }



}

三、Android 配置打包签名信息的两种方法

目录结构如下：

有2种方式：

第一种，直接配置：

signingConfigs { 
  debug { 
    storeFile file("app/keystore.properties") 
    storePassword "111111"
    keyAlias "key"
    keyPassword "111111"
  } 
  release { 
    storeFile file("app/keystore.properties") 
    storePassword "111111"
    keyAlias "key"
    keyPassword "111111"
  } 
} 
buildTypes { 
  debug { 
    signingConfig signingConfigs.debug 
  } 
  release { 
    minifyEnabled false
    proguardFiles getDefaultProguardFile('proguard-android.txt'), 'proguard-rules.pro'
    signingConfig signingConfigs.release 
  } 
}

第二种，通过读取文件

新建keystore.properties文件

storeFile=keyStore.jks 
storePassword=123456
keyAlias=encrypt 
keyPassword=123456

build.gradle配置
signingConfigs { 
  // 从keystore.properties文件中读取信息 
  def keystorePropertiesFile = rootProject.file("app/keystore.properties") 
  def keystoreProperties = new Properties() 
  keystoreProperties.load(new FileInputStream(keystorePropertiesFile)) 
  debug { 
    println("======== debug mode: set key ========") 
    storeFile file(keystoreProperties['storeFile']) 
    storePassword keystoreProperties['storePassword'] 
    keyAlias keystoreProperties['keyAlias'] 
    keyPassword keystoreProperties['keyPassword'] 
  } 
  release { 
    println("======== release mode: set key ========") 
    storeFile file(keystoreProperties['storeFile']) 
    storePassword keystoreProperties['storePassword'] 
    keyAlias keystoreProperties['keyAlias'] 
    keyPassword keystoreProperties['keyPassword'] 
  } 
} 
buildTypes { 
  debug { 
    signingConfig signingConfigs.debug 
  } 
  release { 
    minifyEnabled false
    proguardFiles getDefaultProguardFile('proguard-android.txt'), 'proguard-rules.pro'
    signingConfig signingConfigs.release 
  } 
}

四、Hook动态注入代码

Hook机制是回调机制的一种，普通的回调是静态的，我们必须提前写好回调接口；而Hook机制在Java中则可以利用反射，针对切入点(通常是一个成员变量)，采用替换的手段，使代码在运行时改变，听起来有些抽象，下面简单介绍下，然后我看代码。

寻找适合Hook点，它应该是一个成员变量，并且应该在我们需要注入的方法中调用过它的方法，或者使用了它的的值；
创建继承自Hook点的对象的子类，根据需求修改其相应的方法；
使用反射将我们自己创建的对象替换对象实例中的对象，达到偷梁换柱的目的。

public class Hero {
  private Weapon weaponMain;

  public Hero(Weapon weaponMain) {
    this.weaponMain = weaponMain;
  }

  public void attack(){
     weaponMain.attack();
  }
}

public class Weapon {
  int damage = 10;

  public void attack(){
    System.out.println(String.format("对目标造成 %d 点伤害",damage));
  }
}

public class Game{
    public static void main(String[] args){
        Hero hero = new Hero(new Weapon());
        hero.attack();
    }
}
//对于上面这段程序，游戏对我们隐藏了Weapon的伤害值，但现在我们想要在每次攻击的时候知道这个伤害值是多少。
//下面看看使用Hook机制如何来实现。

//首先我们通过观察，发现切入点就是weaponMain，我们要对它下手。
//创建一个Weapon的复制品WeaponHook，我们需要用自己的人WeaponHook打入内部。
//WeaponHook一切看起来都和Weapon那么相似，但是我们给它留了一个后门，使得我们可以进行监控。
public class WeaponHook extends Weapon{
  private OnUseWeaponAttackListener onUseWeaponAttackListener;

  @Override
  public void attack(){
    super.attack();
    if (onUseWeaponAttackListener != null){
      onUseWeaponAttackListener.onUseWeaponAttack(damage);
    }
  }

  public void setOnUseWeaponAttackListener(OnUseWeaponAttackListener onUseWeaponAttackListener) {
    this.onUseWeaponAttackListener = onUseWeaponAttackListener;
  }

//这就是我们的后门
  public static interface OnUseWeaponAttackListener {
    int onUseWeaponAttack(int damage);
  }
}

//下面看看如何来进行“偷天换日”
public class Game{
    public static void main(String[] args){
    Hero hero = new Hero(new Weapon());
    try {
      Field weapon = ReflectUtils.getVariable(hero.getClass(), "weaponMain");
      weapon.setAccessible(true);
      Weapon weaponHook = new WeaponHook();
      ((WeaponHook) weaponHook).setOnUseWeaponAttackListener(damage -> {
        //通过后门进行操作，这其实就是我们注入的代码
          System.out.println("damage = " + damage);
          return damage;
      });
      weapon.set(hero, weaponHook); //tou tian偷天换日
      hero.attack();
    } catch (NoSuchFieldException e) {
      e.printStackTrace();
    } catch (IllegalAccessException e) {
      e.printStackTrace();
    }Hero hero = new Hero(new Weapon());
        hero.attack();
    }
}
//看输出
对目标造成 10 点伤害
damage = 10   //我们获得了Weapon的伤害值

总结
由于内容不多，总结我就不回顾前面了，我们来看看一种防止Hook入侵的一种思路。
我们在Hero类中加入一个检查机制。

public class Hero {
  private Weapon weaponMain;
  private final int weaponMainId; 

  public Hero(Weapon weaponMain) {
    this.weaponMain = weaponMain;
    weaponMainId = this.weaponMain.hashCode();//记录原始Weapon对象的Id，hashCode对于每个对象而言都是唯一的。
  }

  public void attack() {
    if (this.weaponMain.hashCode() != weaponMainId) { //关键位置检查是否遭到替换
      throw new IllegalAccessError(String.format("警告！遭到入侵！入侵者身份:%d", this.weaponMain.hashCode()));
    }
    weaponMain.attack();
  }
}

现在再次运行程序，输出如下：

java.lang.IllegalAccessError: 警告！遭到入侵！入侵者身份:1288141870

反射与类加载之反射基本概念与Class（一）

一、反射基本概念与三种获取Class对象的方式

二、获取构造器实例化对象与属性信息

三、Android 配置打包签名信息的两种方法

四、Hook动态注入代码

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