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Android 极简反射教程，及应用示例

摘要本文介绍了 Java 反射的基础知识，以及用一个实际的例子介绍了如何在 Android 开发中应用反射。

Java 反射简介

Java 程序的运行需要相应的环境（Java Runtime Environment）, 而这其中最有名的就是 JVM，JVM 提供了动态运行字节码的能力，除了 JVM 帮我们做链接、加载字节码相关的事情外，也通过反射提供给我们动态修改的能力。反射使得我们能够在运行时，不知道类名、方法名的情况下查看其中的接口、方法和字段等信息，另一方面，也可以动态调用方法、新建对象，甚至篡改字段值。

那介绍了反射是干嘛之后，反射能在实际的工作中发挥什么作用吗？Android 系统在设计的时候，出于安全和架构的考虑，利用了 Java 权限相关的东西（private，package等等，以及 @hide 这个注解）使得我们无法访问某些字段，或者方法。但在实际开发过程中，这些隐藏的字段或者方法却能提供给我们非常想要的特性。在这种矛盾的情况下，反射就能满足我们的需求，像是打开隐藏关卡的一把钥匙。

总结起来就是，反射提供了一种与 Class 文件进行动态交互的机制。例如在下面的入口函数中，就可以看到 HashMapClass 里所有的方法。

public class HashMapClass extends HashMap {    public static void main(String[] args) {     Method[] methods = HashMapClass.class.getMethods();      for (Method method : methods) {       System.out.println("method name is " + method.getName());     }   }  }

Class 类简介

在进行接下来的反射教程中，首先应该了解 Class Object。Java 中所有的类型，包括 int、float 等基本类型，都有与之相关的 Class 对象。如果知道对应的 Class name，可以通过 Class.forName() 来构造相应的 Class 对象，如果没有对应的 class，或者没有加载进来，那么会抛出 ClassNotFoundException 对象。

Class 封装了一个类所包含的信息，主要的接口如下:

try {       Class mClass = Class.forName("java.lang.Object");        // 不包含包名前缀的名字       String simpleName = mClass.getSimpleName();        // 类型修饰符, private, protect, static etc.       int modifiers = mClass.getModifiers();       // Modifier 提供的一些用于判读类型的静态方法.       Modifier.isPrivate(modifiers);        // 父类的信息       Class superclass = mClass.getSuperclass();        // 构造函数       Constructor[] constructors = mClass.getConstructors();        // 字段类型       Field[] fields = mClass.getFields();     } catch (ClassNotFoundException e) {       e.printStackTrace();     }

常用反射方法

下面列举一些反射常见的应用场景，主要从 Student 这个类进行入手。

public class Student {    private final String name; private int grade = 1;    public Student(String name) {     this.name = name;   }    public String getName() {     return name;   }    private int getGrade() {     return grade;   }    private void goToSchool() {     System.out.println(name + " go to school!");   } }

1）反射构建 Student 对象

try {   Class studentClass = Student.class;    // 参数类型为一个 String 的构造函数   Constructor constructor = studentClass.getConstructor(new Class[]{String.class});    // 实例化 student 对象   Student student = (Student)constructor.newInstance("Li Lei");   System.out.print(student.getName()); } catch (ReflectiveOperationException e) {   e.printStackTrace(); }

2）反射修改私有变量

try {   Student student = new Student("Han MeiMei");   System.out.println("origin grade is " + student.getGrade());    Class studentClass = Student.class;   // 获取声明的 grade 字段，这里要注意 getField 和 getDeclaredField 的区别   Field gradeField = studentClass.getDeclaredField("grade");    // 如果是 private 或者 package 权限的，一定要赋予其访问权限   gradeField.setAccessible(true);    // 修改 student 对象中的 Grade 字段值   gradeField.set(student, 2);   System.out.println("after reflection grade is " + student.getGrade());  } catch (ReflectiveOperationException e) {   e.printStackTrace(); }

3）反射调用私有方法

try {   Student student = new Student("Han MeiMei");    // 获取私有方法，同样注意 getMethod 和 getDeclaredMethod 的区别   Method goMethod = Student.class.getDeclaredMethod("goToSchool", null);   // 赋予访问权限   goMethod.setAccessible(true);    // 调用 goToSchool 方法。   goMethod.invoke(student, null);  } catch (ReflectiveOperationException e) {   e.printStackTrace(); }

Android 反射应用示例

学以致用，现在我们来通过实际的例子，来看看如何利用 Java 的反射特性来完成一些牛逼的功能。设想我们想通过插件的方式，来启动一个未注册的 Activity，这就会涉及到很多问题，其中之一就是如何赋予这些插件 Activity 生命周期。这个例子就是通过反射的方式，来手动地进行 Activity 生命周期的通知。

1）了解并熟悉代码细节

要实现上述的功能，第一步就是要知道 Activity 的生命周期是如何运作的，要对代码细节有所了解。因为反射所操作的对象是具体的 Class 对象，如果不清楚源码细节，反射将无从说起。

篇幅所限，具体的原理又较为复杂，这里列出链接 Android 插件化原理解析——Activity生命周期管理 , 有兴趣的同学可以自行查看，在这只进行大体上的说明。

Activity 生命周期与 ActivityThread 息息相关，我们来进行各个突破，先看看 Activity 是怎么启动的。当需要启动 Activity 时，ActivityManagerService 会通过 Binder 机制向 ActivityThread 发送消息，经过链式地调用后，会执行到 scheduleLaunchActivity 这个方法，我们看看其内部的实现。

// we use token to identify this activity without having to send the // activity itself back to the activity manager. (matters more with ipc) @Override public final void scheduleLaunchActivity(Intent intent, IBinder token, int ident,         ActivityInfo info, Configuration curConfig, Configuration overrideConfig,         CompatibilityInfo compatInfo, String referrer, IVoiceInteractor voiceInteractor,         int procState, Bundle state, PersistableBundle persistentState,         List<ResultInfo> pendingResults, List<ReferrerIntent> pendingNewIntents,         boolean notResumed, boolean isForward, ProfilerInfo profilerInfo) {      updateProcessState(procState, false);      ActivityClientRecord r = new ActivityClientRecord();      r.token = token;     r.ident = ident;     r.intent = intent;     r.referrer = referrer;     r.voiceInteractor = voiceInteractor;     r.activityInfo = info;     r.compatInfo = compatInfo;     r.state = state;     r.persistentState = persistentState;      r.pendingResults = pendingResults;     r.pendingIntents = pendingNewIntents;      r.startsNotResumed = notResumed;     r.isForward = isForward;      r.profilerInfo = profilerInfo;      r.overrideConfig = overrideConfig;     updatePendingConfiguration(curConfig);      sendMessage(H.LAUNCH_ACTIVITY, r); }

注意最后的 sendMessage 方法，说明内部是采用的 handler 机制来进行通信的。在这篇文章中 Android 应用进程启动流程提及到当应用进程启动后，会调用 ActivityThread 的 main 方法，并在这个方法中进行相应的消息循环初始化，其后在主线程上的消息传递都是通过 ActivityThread 中的 H 这个内部来进行初始化，这里的 H 就是可能的突破口之一。

private class H extends Handler {     public static final int LAUNCH_ACTIVITY         = 100;     public static final int PAUSE_ACTIVITY          = 101;     public static final int PAUSE_ACTIVITY_FINISHING= 102;     public static final int STOP_ACTIVITY_SHOW      = 103;     public static final int STOP_ACTIVITY_HIDE      = 104;     public static final int SHOW_WINDOW             = 105;     public static final int HIDE_WINDOW             = 106;     public static final int RESUME_ACTIVITY         = 107;     public static final int SEND_RESULT             = 108;     public static final int DESTROY_ACTIVITY        = 109;     public static final int BIND_APPLICATION        = 110;     public static final int EXIT_APPLICATION        = 111;     public static final int NEW_INTENT              = 112;     public static final int RECEIVER                = 113;     public static final int CREATE_SERVICE          = 114;     public static final int SERVICE_ARGS            = 115;     public static final int STOP_SERVICE            = 116;      //......      public void handleMessage(Message msg){      // ...     } }

既然发现通信是通过 H 这个 Handler 来完成的，那么再看看 Handler 的实现原理，这里也有一篇文章供参考, Android Handler机制全解析。Handler 在内部维护着一个 callback 对象，当有消息发生时，会通过这个 callback 往外发送消息。

/**  * Handle system messages here.  */ public void dispatchMessage(Message msg) {     if (msg.callback != null) {         handleCallback(msg);     } else {         if (mCallback != null) {             if (mCallback.handleMessage(msg)) {                 return;             }         }         handleMessage(msg);     } }

如果能够替换 callback 变量，这样消息就可以传递到替换后的 callback 里了。这样是否能达到我们的目的？

2) 验证是否满足反射条件

如果我们反射的对象，拥有多个实例，那么我们就需要在不同的地方进行处理，显然这样会额外增加实现的复杂度，因而反射尽量在 单例 或者 静态 实例上完成，代码的复杂度能提升不少。

在前面提到了通过替换 callback 的方式，这样是否可行，我们来验证下。首先 H 是放置在 ActivityThread 这个类里面的，而 ActivityThread 运行的线程就是主线程，我们知道每一个应用都拥有一个主线程，因而这里的 ActivityThread 只存在一份，进而也可以保证 H 的唯一性。

另一方面，ActivityThread 在内部也维护了 currentActivityThread 这个变量，虽然由于 API 的访问限制，不能直接访问，但也同样可以由反射拿到。

至此，可以证明这种方式理论上是可以成功的。

3）实施代码细节，并在合适的地方进行代码注入

首先，我们自定义出自定义的 callback 对象，这个 callback 作为 H 中 callback 的代理，这里需要注意的是 msg 的定义要和底层保持一致，代码如下：

public class LaunchCallback implements Handler.Callback {    public static final int LAUNCH_ACTIVITY = 100;    private Handler.Callback originCallback;    public LaunchCallback(Handler.Callback originCallback) {     this.originCallback = originCallback;   }    @Override   public boolean handleMessage(Message msg) {      if (msg.what == LAUNCH_ACTIVITY) {       Toast.makeText(           VApp.getApp().getApplicationContext(),           "activity is going to launch! ", Toast.LENGTH_SHORT).show();     }      return originCallback.handleMessage(msg);   }  }

通过前文提及的反射方法，将运行的 callback 替换为自定义的 callback，代码如下：

public class InjectTool {    public static void dexInject() {     try {        // 通过反射调用 ActivityThread 的静态方法, 获取 currentActivityThread       Class<?> activityThreadClass = Class.forName("android.app.ActivityThread");       Method currentActivityThreadMethod = activityThreadClass.getDeclaredMethod("currentActivityThread");       currentActivityThreadMethod.setAccessible(true);       Object currentActivityThread = currentActivityThreadMethod.invoke(null);        // 获取 currentActivityThread 这个示例中的 mH       Field handlerField = activityThreadClass.getDeclaredField("mH");       handlerField.setAccessible(true);       Handler handler = (Handler) handlerField.get(currentActivityThread);        // 修改 mH 中的 callback 字段       Field callbackField = Handler.class.getDeclaredField("mCallback");       callbackField.setAccessible(true);       Handler.Callback callback = (Handler.Callback) callbackField.get(handler);        callbackField.set(handler, new LaunchCallback(callback));     } catch (IllegalArgumentException | NoSuchMethodException | IllegalAccessException         | InvocationTargetException | ClassNotFoundException | NoSuchFieldException e) {       e.printStackTrace();     }   }  }

在 Application 中进行注入，完成修改的落地

@Override protected void attachBaseContext(Context base) {     super.attachBaseContext(base);     InjectTool.dexInject(); }

实际运行的效果，如图所示：

Android 极简反射教程，及应用示例

activity 其他的生命周期也可以同样处理，这里就不再赘述了。

4）反射使用总结

在通过反射实现相关功能的时候，第一件事情就是认真地阅读源码，理清其中的脉络，其后找寻其中的突破点，这些点一般为 static 方法或者单例对象，最后才是代码落地。

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版权声明：自由转载-非商用-非衍生-保持署名（创意共享3.0许可证）
发表日期：2016年7月14日
社交媒体：weibo.com/woaitqs
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原文 http://www.woaitqs.cc/android/2016/07/14/android-reflection

正文到此结束

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3）实施代码细节，并在合适的地方进行代码注入

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