Java 全面系統介紹反射的運用

2022-03-08 19:00:37

反射

反射定義

物件可以通過反射獲取他的類，類可以通過反射拿到所有⽅法（包括私有）通過java語言中的反射機制可以操作位元組碼檔案，可以讀和修改位元組碼檔案

反射的基本運用

1. 獲取類物件

a. forName()方法

只需要知道類名，在載入JDBC的時候會採用範例程式碼

public class test1 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        Class name = Class.forName("java.lang.Runtime");
        System.out.println(name);
    }
}

b. 直接獲取

使用.class去獲取對於的物件

public class test1 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        Class<?> name = Runtime.class;
        System.out.println(name);
    }
}

c. getClass()方法

getClass來獲取位元組碼物件，必須要明確具體的類，然後建立物件

public class test1 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        Runtime rt = Runtime.getRuntime();
        Class<?> name = rt.getClass();
        System.out.println(name);
    }
}

d. getSystemClassLoader().loadClass()方法

這個方法和forName類似，只要有類名就可以了，但是區別在於，forName的靜態JVM會裝載類，並執行static()中的程式碼

public class getSystemClassLoader {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        Class<?> name = ClassLoader.getSystemClassLoader().loadClass("java.lang.Runtime");
        System.out.println(name);
    }
}

2. 獲取類方法

a. getDeclaredMethods

返回類或介面宣告的所有方法，包括public、protected、private和預設方法，但是不包括繼承的方法

import java.lang.reflect.Method;

public class getDeclaredMethods {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        Class<?> name = Class.forName("java.lang.Runtime");
        System.out.println(name);
        Method[] m = name.getDeclaredMethods();
        for(Method x:m)
            System.out.println(x);
    }
}

b. getDeclaredMethod

獲取特定的方法，第一個引數是方法名，第二個引數是該方法的引數對應的class物件，例如這裡Runtime的exec方法引數為一個String，所以這裡的第二個引數是String.class

import java.lang.reflect.Method;

public class getDeclaredMethod {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
        Class<?> name = Class.forName("java.lang.Runtime");
        Method m = name.getDeclaredMethod("exec",String.class);
        System.out.println(m);
    }
}

c. getMethods

返回某個類所有的public方法，包括繼承類的public方法

d. getMethod

引數同理getDeclaredMethod

3. 獲取成員變數

同理Method的那幾個方法

a. getDeclaredFields

獲取類的成員的所有變數陣列，但是不包括父類別的

b. getDeclaredField(String name)

獲取特定的，引數是想要的方法的名稱

c. getFields()

同理，只能獲得public的，但是包括了父類別的

d. getField(String name)

同理，引數是想要的方法的名稱

4. 獲取建構函式Constructor

Constructor<?>[] getConstructors() ：只返回public建構函式

Constructor<?>[] getDeclaredConstructors() ：返回所有建構函式

Constructor<> getConstructor(類<?>... parameterTypes) : 匹配和引數配型相符的public建構函式

Constructor<> getDeclaredConstructor(類<?>... parameterTypes) ：匹配和引數配型相符的建構函式

後面兩個方法的引數是對於方法的引數的型別的class物件，和Method的那個類似，例如String.class

5. 反射建立類物件

newInstance

可以通過反射來生成範例化物件，一般我們使用Class物件的newInstance()方法來進行建立類物件

建立的方法就是：只需要通過forname方法獲取到的class物件中進行newInstance方法建立即可

Class c = Class.forName("com.reflect.MethodTest"); // 建立Class物件
Object m1 =  c.newInstance(); // 建立類物件

invoke

invoke方法位於java.lang.reflect.Method類中，用於執行某個的物件的目標方法,一般會和getMethod方法配合進行呼叫。

使用用法：

public Object invoke(Object obj, Object... args)

第一個引數為類的範例，第二個引數為相應函數中的引數

obj：從中呼叫底層方法的物件，必須是範例化物件

args：用於方法的呼叫，是一個object的陣列，引數有可能是多個

但需要注意的是，invoke方法第一個引數並不是固定的：

如果呼叫這個方法是普通方法，第一個引數就是類物件；
如果呼叫這個方法是靜態方法，第一個引數就是類；

通過一個例子去理解

import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;

public class Invoke {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {
        Class c = Class.forName("Invoke");
        Object o = c.newInstance();
        Method m = c.getMethod("test");
        m.invoke(o);
    }
    public void test(){
        System.out.println("測試成功");
    }
}

簡單來說就是這樣

方法.invoke(類或類物件)

先forName拿到Class，再newInstance獲取類物件，再getMethod獲取方法，然後呼叫

Runtime的rce例子（存取限制突破）

Runtime類裡面有一個exec方法，可以執行命令

import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;

public class Exec {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {
        Class c = Class.forName("java.lang.Runtime");
        Object o = c.newInstance();
        Method m = c.getMethod("exec",String.class);
        m.invoke(o,"/System/Applications/Calculator.app/Contents/MacOS/Calculator");
    }
}

但是發現報錯了

出現這個問題的原因：

使用的類沒有無參建構函式
使用的類建構函式是私有的

那麼解決方案就是setAccessible(true);，用這個去突破存取限制

Java.lang.reflect.AccessibleObject類是Field，Method和Constructor類物件的基礎類別，可以提供將反射物件標記為使用它抑制摸人Java存取控制檢查的功能，同時上述的反射類中的Field，Method和Constructor繼承自AccessibleObject。所以我們在這些類方法基礎上呼叫setAccessible()方法，既可對這些私有欄位進行操作

簡單來說，私有的屬性、方法、構造方法，可以通過這個去突破限制，xxx.setAccessible(true) 可以看到Runtime的構造方法是private的

那麼這裡我們就可以這麼去突破限制先獲取構造方法，然後setAccessible獲取存取許可權然後再最後invoke裡面，第一個引數寫成con.newInstance()

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;

public class Exec {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException, InstantiationException {
        Class c = Class.forName("java.lang.Runtime");
        Constructor con = c.getDeclaredConstructor();
        con.setAccessible(true);
        Method m = c.getMethod("exec",String.class);
        m.invoke(con.newInstance(),"/System/Applications/Calculator.app/Contents/MacOS/Calculator");
    }
}

這裡有一個疑問，如果把con.newInstance單獨提取出來，他開啟計算器不會顯示出來，但是後臺的確是啟動了，不知道啥原因

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;

public class Exec {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException, InstantiationException {
        Class c = Class.forName("java.lang.Runtime");
        Constructor con = c.getDeclaredConstructor();
        con.setAccessible(true);
        Object o = con.newInstance();
        Method m = c.getMethod("exec",String.class);
        m.invoke(o,"/System/Applications/Calculator.app/Contents/MacOS/Calculator");
    }
}

後記

反射中常用的幾個重要方法：

獲取類的⽅法： forName
範例化類物件的⽅法： newInstance
獲取函數的⽅法： getMethod
執⾏函數的⽅法： invoke
限制突破方法：setAccessible

到此這篇關於Java 全面系統介紹反射的運用的文章就介紹到這了,更多相關Java 反射內容請搜尋it145.com以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大家以後多多支援it145.com！