Java反射简单使用--第一次细致阅读底层代码

1：所写的东西都经过验证，保证正确，环境jdk8,eclipse
2：在例子中，尽量以生产环境中实际代码为例，那种固定值什么的没什么意义

问题：
1：想获取调用方法所需要的参数
2：参数是以json形式存储，在字符串的字段里
3: 传入的参数可以与方法的参数顺序不一致

解决方案：
1：涉及到的技术：反射，json转换
2：思路：
(1):先将json转换成对应的bean
(2):通过反射找到对应方法，获取对应的参数
(3):通过反射获取参数对应的bean,对应参数名称的值，
(4):注入
3:可能存在的问题:参数类型未校验，考虑到时json形式，就未校验
4：上代码（注意：这里的所有参数都是动态，我这里为了测试/方便看才写的固定值）

//quartz job 核心 记录，对于注入的service方法调用需要配合@postConstruct 进行初始化
package com.sony.sie.hrevaluate.quartz.job;

import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Parameter;

import org.quartz.DisallowConcurrentExecution;
import org.quartz.JobDataMap;
import org.quartz.JobExecutionContext;
import org.quartz.JobExecutionException;
import org.quartz.PersistJobDataAfterExecution;
import org.quartz.impl.JobDetailImpl;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.scheduling.quartz.QuartzJobBean;
import org.springframework.util.StringUtils;

import net.sf.json.JSONObject;

/**
 * 动态定时任务Job
 * 
 * @author linrx1
 *
 */
@PersistJobDataAfterExecution
@DisallowConcurrentExecution // 不允许并发执行
public class DynamicQuartzJob extends QuartzJobBean {

    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(DynamicQuartzJob.class);

    @Autowired
    private ApplicationContext applicationContext;

    @Override
    protected void executeInternal(JobExecutionContext jobexecutioncontext) throws JobExecutionException {
        // use JobDetailImpl replace JobDetail for get jobName
        JobDetailImpl jobDetail = (JobDetailImpl) jobexecutioncontext.getJobDetail();
        String name = jobDetail.getName();
        if (StringUtils.isEmpty(name)) {
            throw new JobExecutionException("can not find service info, because desription is empty");
        }

        String[] serviceInfo = name.split("\\.");
        // serviceInfo[0] is JOB_NAME_PREFIX
        String beanName = serviceInfo[1];
        // methodName & modelName
        String methodName = serviceInfo[2];
        Object beanNameContext = applicationContext.getBean(beanName);
        Object modelNameContext = applicationContext.getBean(methodName);
        // method parameter
        JobDataMap dataMap = jobDetail.getJobDataMap();

        try {
            Class beanNameCls = beanNameContext.getClass();
            Class modelNameCls = modelNameContext.getClass();

            Object object = JSONObject.toBean(JSONObject.fromObject(dataMap.get("data")), modelNameCls);

            Class<?>[] parameterTypes = null;
            Method[] methods = beanNameCls.getMethods();
            Parameter[] invokeMethodParams;
            // the array size may be not enough

            for (Method n : methods) {
                if (methodName.equals(n.getName())) {
                    parameterTypes = n.getParameterTypes();
                    invokeMethodParams = n.getParameters();
                    Object[] invokeParam = new Object[invokeMethodParams.length];
                    for (int i = 0; i < invokeMethodParams.length; i++) {
                        String parameterName = invokeMethodParams[i].getName();
                        Field field = modelNameCls.getDeclaredField(parameterName);
                        field.setAccessible(true);
                        invokeParam[i] = field.get(object);
                    }
                    Method method = beanNameCls.getMethod(methodName, parameterTypes);
                    method.invoke(beanNameCls.newInstance(), invokeParam);
                }
            }

            logger.info("dynamic invoke {}.{}()", beanNameContext.getClass().getName(), methodName);
        } catch (Exception e) {
            logger.error("reflect invoke service method error", e);
        }

    }

}

 

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

import org.springframework.stereotype.Service;

import net.sf.json.JSONObject;

@Service
public class HelloService {
    public void sayHello(String aa, Integer bb) {
        System.out.format("%s %d", aa, bb);
    }

    public static class Test {
        String aa;
        Integer bb;

        public String getAa() {
            return aa;
        }

        public void setAa(String aa) {
            this.aa = aa;
        }

        public Integer getBb() {
            return bb;
        }

        public void setBb(Integer bb) {
            this.bb = bb;
        }

    }

public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, SecurityException, IllegalAccessException,
            IllegalArgumentException, InvocationTargetException, InstantiationException, NoSuchFieldException {

　　　　　//json 转换  net.sf.json.JSONObject;
        String str = "{\r\n" + "    \"aa\": \"zhangsan\",\r\n" + "    \"bb\": 1\r\n" + "}";
　　　　　//注意实例化
        Test test = new Test();        test = (Test) JSONObject.toBean(JSONObject.fromObject(str), Test.class);

        Class<?> clazz = HelloService.class;
　　　　　//获取类中的方法
        Method[] methods = clazz.getMethods();

        Class<?>[] parameterTypes = null;
        Parameter[] parameters;
        Object[] obj;
        for (Method n : methods) {
            if ("sayHello".equals(n.getName())) {
                parameterTypes = n.getParameterTypes();

                parameters = n.getParameters();

//                Class clazzTest = test.getClass();
//                Object o1 = clazzTest.newInstance();
                for (int i = 0; i < parameters.length; i++) {
　　　　　　　　　　　　//获取方法参数对应的方法名，这里只有jdk1.8及以上支持
                    String parameterName = parameters[i].getName();
　　　　　　　　　　　　//获取类中的属性
                    Field field = test.getClass().getDeclaredField(parameterName);
　　　　　　　　　　　　//设置类中私有属性可见
                    field.setAccessible(true);
　　　　　　　　　　　　//获取属性值
                    Object obj1 = field.get(test);
                }
            }
        }
　　　　　//获取目标方法
        Method method = clazz.getMethod("sayHello", parameterTypes);
　　　　　　//为目标方法注值，第二个参数是值
        method.invoke(clazz.newInstance(), test);

    }
}

5：拓展
(1):这张图片是常用的反射方法

(2)这是一个别人写的例子，还不错
参考这篇文章：https://www.cnblogs.com/sun1993/p/7828535.html

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.*;

/*Class:代表一个字节码文件的对象，每当有类被加载进内存，JVM就会在堆上给
 *        该类创建一个代表该类的对象。每个类的Class对象是的。
 *Class类没有构造方法，获得类对应的Class方法有3种
 *1.：getClass()、2.类、接口.class 、3.Class.forName("类全名");
 *比较推荐使用第3种方式，使用前两种方式程序扩展性不好。
 *
 *Class类中定义了许多关于获取类中信息的方法：
 *1.获得该类的构造方法，属性，方法、实例的方法。包含特定情况的获得
 *2.获得该类的父类，实现的接口，该类的类加载器，类名、包名等。
 *3.判断该类的具体是接口、类、内部类等
 *4.方法中加Declared表示可以获得本类定义的任何方法和属性
 *
 *注意：关于获得到的方法、属性、构造器的具体操作被封装在import java.lang.reflect包里面
 *Method:里面最常用的方法invoke(对象，可变参数列表)--调用指定的方法
 *Field：get/set；获取和修改属性值
 *Constrcutor:使用newInstance(可变参数列表)--调用指定构造方法创建类的实例
 *注意：私有的要调用前先去掉访问权限限制setAccssible()
 * */
public class ReflectionWithClass {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        
        //第一种方式获得Class对象，比较麻烦，要先创建对象，再使用对象调用方法
        HelloKitty ht = new HelloKitty();
        Class clazz = ht.getClass();
        
        //第二种方式获得Class对象。使用静态的属性创建
        Class clazz1 = HelloKitty.class;
        
        //使用Class对象的静态方法获得Class对象
        Class clazz2 = Class.forName("HelloKitty");
        
        //获得该类的类加载器
        ClassLoader c = clazz2.getClassLoader();
        System.out.println(c.toString());

        Class clazz3 = String.class;
        System.out.println(clazz3.getClassLoader());
        
        //获得该类的实例
        Object obj = clazz2.newInstance();
        //获得该类的构造器---公开的，getDeclaredConstructors()--可以获得私有的
        Constructor[] con = clazz2.getDeclaredConstructors();
        for(Constructor cc:con){
            System.out.print(cc + " ");
        }
        
        //获得类的方法
        Method[] mm = clazz2.getDeclaredMethods();
        for(Method mmm:mm){
            System.out.print(mmm + " ");
        }
        
        System.out.println();
        //获取特定的方法
        Method m = clazz2.getMethod("walk",null);
        System.out.println(m.toString());
        
        Field[] f = clazz2.getDeclaredFields();
        for(Field ff:f){
            System.out.print(ff+ " ");
        }
        
        //调用指定的方法---先获取，在调用;注意私有方法先设置访问权限
        Method m1 = clazz2.getMethod("walk", null);
        System.out.println("hahahhha");
        m1.invoke(obj,null);
        
        //调用指定的构造方法创建类实例；先获取在调用
        Constructor cc = clazz2.getConstructor(int.class,String.class);
        Object o1 = cc.newInstance(12,"blue");
        
        //获取和修改对象的属性值
        Field ffs = clazz2.getDeclaredField("age");
        ffs.setAccessible(true);
        ffs.set(obj, 29);
        Object oo = ffs.get(obj);
        System.out.println(oo);
        
    }

}

class HelloKitty {
    private int age;
    public String color = "pink";
    public HelloKitty() {}
    
    
    public HelloKitty(int age) {
        this.age = age;
    }
    
    public HelloKitty(int age,String color) {
        this.age = age;
        this.color = color;
        System.out.println("okokok");
    }

    public void walk(){
        System.out.println("hhhhhhhhhhhhh");
    }
    
    public void talk(int i){
        System.out.println(i + "----------" + age);
    }
}

6：如果只是应用，网上文章一大堆，用就要知道一些具体的细节，不然 emmmm.....(不引战，懂就好)

这里说一下核心方法 method.invoke

（1）这是invoke 的入口方法
/**
     * Invokes the underlying method represented by this {@code Method}
     * object, on the specified object with the specified parameters.
     * Individual parameters are automatically unwrapped to match
     * primitive formal parameters, and both primitive and reference
     * parameters are subject to method invocation conversions as
     * necessary.
     *
     * <p>If the underlying method is static, then the specified {@code obj}
     * argument is ignored. It may be null.
     *
     * <p>If the number of formal parameters required by the underlying method is
     * 0, the supplied {@code args} array may be of length 0 or null.
     *
     * <p>If the underlying method is an instance method, it is invoked
     * using dynamic method lookup as documented in The Java Language
     * Specification, Second Edition, section 15.12.4.4; in particular,
     * overriding based on the runtime type of the target object will occur.
     *
     * <p>If the underlying method is static, the class that declared
     * the method is initialized if it has not already been initialized.
     *
     * <p>If the method completes normally, the value it returns is
     * returned to the caller of invoke; if the value has a primitive
     * type, it is first appropriately wrapped in an object. However,
     * if the value has the type of an array of a primitive type, the
     * elements of the array are <i>not</i> wrapped in objects; in
     * other words, an array of primitive type is returned.  If the
     * underlying method return type is void, the invocation returns
     * null.
     *
     * @param obj  the object the underlying method is invoked from
     * @param args the arguments used for the method call
     * @return the result of dispatching the method represented by
     * this object on {@code obj} with parameters
     * {@code args}
     *
     * @exception IllegalAccessException    if this {@code Method} object
     *              is enforcing Java language access control and the underlying
     *              method is inaccessible.
     * @exception IllegalArgumentException  if the method is an
     *              instance method and the specified object argument
     *              is not an instance of the class or interface
     *              declaring the underlying method (or of a subclass
     *              or implementor thereof); if the number of actual
     *              and formal parameters differ; if an unwrapping
     *              conversion for primitive arguments fails; or if,
     *              after possible unwrapping, a parameter value
     *              cannot be converted to the corresponding formal
     *              parameter type by a method invocation conversion.
     * @exception InvocationTargetException if the underlying method
     *              throws an exception.
     * @exception NullPointerException      if the specified object is null
     *              and the method is an instance method.
     * @exception ExceptionInInitializerError if the initialization
     * provoked by this method fails.
     */
@CallerSensitive
    public Object invoke(Object obj, Object... args)
        throws IllegalAccessException, IllegalArgumentException,
           InvocationTargetException
    {
        if (!override) {
            if (!Reflection.quickCheckMemberAccess(clazz, modifiers)) {
                Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();
                checkAccess(caller, clazz, obj, modifiers);
            }
        }
        MethodAccessor ma = methodAccessor;             // read volatile
        if (ma == null) {
            ma = acquireMethodAccessor();
        }
        return ma.invoke(obj, args);
    }

（2）这段英文就不具体翻译啦，大致意思就是使用这个方法的各种可能情况，可能出现的问题，特别提醒，如果练习英语但是不会FQ，看不到国外的文章可以看底层代码的注释，一样可以练习英语
（3）开始正式解读这个方法，首先说一下这注解@CallerSensitive

这个注解是为了堵住漏洞用的。曾经有黑客通过构造双重反射来提升权限，
原理是当时反射只检查固定深度的调用者的类，看它有没有特权，
例如固定看两层的调用者（getCallerClass(2)）。如果我的类本来没足够
权限群访问某些信息，那我就可以通过双重反射去达到目的：反射相关
的类是有很高权限的，而在 我->反射1->反射2 这样的调用链上，反射2
检查权限时看到的是反射1的类，这就被欺骗了，导致安全漏洞。
使用CallerSensitive后，getCallerClass不再用固定深度去寻找
actual caller（“我”），而是把所有跟反射相关的接口方法都标注上
CallerSensitive，搜索时凡看到该注解都直接跳过，这样就有效解决了
前面举例的问题
思考：反射还有双重反射？有没有多重反射呢？

(3):invoke方法可以分为俩部分，一部分是访问控制检查，第一个if;第二部分就是MethodAccessor。invoke()实现执行方法

针对第一部分：简单来说就是访问权限检查，判断你是否可以访问这个方法

具体来说就是： 检查override，如果override为true，（Method的父类AccessibleObject中声明的变量）跳过检查；否则继续； 快速检查，判断该方法的修饰符modifiers是否为public，如果是跳过检查；否则继续； 详细检查，通过方法的(protected/private/package)修饰符或方法的声明类（例如子类可以访问父类的protected方法）与调用者caller之间的关系，判断caller是否有权限访问该方法。这里推荐看一下java四种访问权限，可能我们一般只用到private和public,但访问权限控制很重要，在一些多人合作的项目中尤为重要 

这里就涉及到一个有意思的 Field(他父类也是AccessibleObject)，他的override是false,导致我们在获取属性是常用setAccessible(true)，当属性为private修饰

针对第二部分MethodAccessor.invoke()；也就是真正的调用方法 

这里有一个注释  // read volatile，这个很有意思是，volatile 是一个类型修饰符。volatile 的作用是作为指令关键字，确保本条指令不会因编译器的优化而省略。
//这是methodAccessor，对应的代码
private volatile MethodAccessor methodAccessor;

逻辑很简单就是简单的赋值，如果不存在就创建；实现就不太好理解啦，看源码（提示：一定要好好看注释）
// NOTE that there is no synchronization used here. It is correct
    // (though not efficient) to generate more than one MethodAccessor
    // for a given Method. However, avoiding synchronization will
    // probably make the implementation more scalable.
    private MethodAccessor acquireMethodAccessor() {
        // First check to see if one has been created yet, and take it
        // if so
        MethodAccessor tmp = null;
        if (root != null) tmp = root.getMethodAccessor();
        if (tmp != null) {
            methodAccessor = tmp;
        } else {
            // Otherwise fabricate one and propagate it up to the root
            tmp = reflectionFactory.newMethodAccessor(this);
            setMethodAccessor(tmp);
        }

        return tmp;
    }

// Returns MethodAccessor for this Method object, not looking up
    // the chain to the root
    MethodAccessor getMethodAccessor() {
        return methodAccessor;
    }

// Sets the MethodAccessor for this Method object and
    // (recursively) its root
    void setMethodAccessor(MethodAccessor accessor) {
        methodAccessor = accessor;
        // Propagate up
        if (root != null) {
            root.setMethodAccessor(accessor);
        }
    }

//这个是我在看别人文章时看到的，这个方法为了维护root引用，标记一下，日后再来研究
//这个方法可能会导致类膨胀
//类膨胀：类的膨胀(Bloating)指的是类中成员过多，甚至出现无序增加的情况。过大的类，会使得复杂度急剧增加，维护会变得更为困难。所以需要控制类的增长。
//https://www.2cto.com/kf/201506/410716.html，这篇文章讲解类膨胀
  Method copy() {
        Method res = new Method(clazz, name, parameterTypes, returnType,
                                exceptionTypes, modifiers, slot, signature,
                                annotations, parameterAnnotations, annotationDefault);
        res.root = this;
        res.methodAccessor = methodAccessor;
        return res;
    }

注意这个方法acquireMethodAccessor，他有一个调用反射工厂的过程，ReflectionFactory利用MethodAccessor的字节码生成类MethodAccessorGenerator直接创建一个代理类，通过间接调用原方法完成invoke()任务；
这句话有几个概念：字节码，动态代理，反射最终都是调用原始类
这些遗留问题日后在解决把！！！

 

7：总结一下我理解的反射和应用场景

(1)反射的概念：可以理解成你去了一个小黑屋，里面可能有各种东西，都上了锁，你通过反射就能获取里面的东西，并且去除锁，知道东西的真正面目

(2)反射应用场景：简单来说就是“动态带有固定”，举个例子，比如我上面的例子，方法是动态的，但是方法的参数是固定的；传入的参数固定的，但是顺序未必和方法一致的；