Java反序列化:反射机制

Java反射机制

Java的反射（reflection）机制是指在程序的运行状态中，可以构造任意一个类的对象，可以了解任意一个对象所属的类，可以了解任意一个类的成员变量和方法，可以调用任意一个对象的属性和方法。这种动态获取程序信息以及动态调用对象的功能称为Java语言的反射机制。反射被视为动态语言的关键。

我不太擅长文字表达，还是上图操作把

不用反射机制的例子

//定义一个animals接口interface animals {
    public abstract void print();}//定义类来实现animals接口的抽象方法class Dog implements animals {
    public void print() {
        System.out.println("Dog");
    }}class Cat implements animals {
    public void print() {
        System.out.println("Cat");
    }}// 构造一个zoo类// 之后如果我们在添加其他的实例的时候只需要修改zoo类class zoo {

    public static animals getInstance(String animalsName) {
        animals a = null;
        if ("Dog".equals(animalsName)) {
            a = new Dog();
        }
        if ("Cat".equals(animalsName)) {
            a = new Cat();
        }
        return a;
    }}public class reflection {
    public static void main(String[] args) {
        //借助zoo类寻找对应的类来实现接口
        animals a=zoo.getInstance("Cat");
        if(a!=null)
            a.print();
    }}

这时候添加动物，只需要

• 添加类
• 修改zoo
• 修改main函数的动物类

把上面修改为反射机制

//定义一个animals接口interface animals {
    public abstract void print();}//定义类来实现animals接口的抽象方法class Dog implements animals {
    public void print() {
        System.out.println("Dog");
    }}class Cat implements animals {
    public void print() {
        System.out.println("Cat");
    }}// 构造一个zoo类// 之后如果我们在添加其他的实例的时候只需要修改zoo类class zoo {

    public static animals getInstance(String className) {
        animals a = null;
        try {
            //借助Class.forName寻找类名，并用newInstance实例化类似于new
            a = (animals) Class.forName(className).newInstance();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return a;
    }}public class reflection {
    public static void main(String[] args) {
        //借助zoo类寻找对应的类来实现接口(classname为当前包名加类名)
        animals a = zoo.getInstance("com.cc1.Dog");
        if (a != null)
            a.print();
    }}

这时候添加动物只需要

• 添加类
• 修改main函数的动物类

省了一步，传入类名可控，发现好像是存在的类都可以调

反射机制方法

我们用的最多的可能是

• forName（调用类）
• getMethod（调用类下方法）
• invoke（执行）
• newInstance（实例化对象）

Class.forName(className).getMethod(methodName).invoke(Class.forName(className).newInstance());

下面我们用反射机制来弹出计算机（calc）或者记事本（notepad）

由于弹出计算机有点多这次我就弹记事本把，总而言之，能弹出来就很美妙

Runtime.getRuntime().exec("notepad");

我们看下getRuntime函数

得知，该函数是Runtime类获取对象的方式，个人感觉是每用一次就调一次比较麻烦，为了不调用一次建立一个对象所以封装成了函数

类对象获取方式

• Class.forName（类名获取）
• zoo.class（已经加载过的类）
• obj.class（实例）
  

类初始化

修改zoo类，增加初始块、静态初始块、和构造函数

class zoo {
    //初始块
    {
        System.out.println("1  "   this.getClass());
    }

    //静态初始块
    static {
        System.out.println("2  "   zoo.class);
    }

    public zoo() {
        System.out.println("3  "   this.getClass());
    }

    public static animals getInstance(String className) {
        animals a = null;
        try {
            //借助Class.forName寻找类名，并用newInstance实例化类似于new
            a = (animals) Class.forName(className).newInstance();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return a;
    }}

类初始化执行顺序：静态初始块

类实例化执行顺序：静态初始块 - > 初始块 - > 构造函数

由此得知，类初始化和类实例化不一样

接下来增加zoo1类继承zoo类

class zoo1 extends zoo{
    //初始块
    {
        System.out.println("11  "   this.getClass());
    }

    //静态初始块
    static {
        System.out.println("12  "   zoo.class);
    }

    public zoo1() {
        System.out.println("13  "   this.getClass());
    }}

子类初始化顺序：父类静态初始化块 - > 子类静态初始化块

子类实例化顺序：父类静态初始化块 - > 子类静态初始化块 - > 父类初始化块 - > 父类构造函数 - > 子类初始化块 - >子类构造函数

以上可以得知，当使用Class.forName时，且类静态初始化块可控，可以执行任意代码

调用内部类

Class.forName(“java.lang.Runtime”)来获取类（java.lang.Runtime是Runtime类的完整路径）

getMethod

getMethod 的作用是通过反射获取类的某个特定的公有方法。
java支持类重载，但不能仅通过一个函数名确定一个函数，所以在调用getMethod时，需要传给它方法的参数类型列表
Class.forName(“java.lang.Runtime”).getMethod(“exec”, String.class)

invoke

静态和动态方法的区别

invoke方法在getMethod类下，作用时传递参数，执行方法
public Object invoke(Object obj, Object… args)
第一个参数是getMethod获取的方法的类对象（如果方法是静态方法则传类）
获取exec函数的类对象
Class.forName(“java.lang.Runtime”).getMethod(“getRuntime”).invoke(Class.forName(“java.lang.Runtime”))
由于getRuntime是静态方法，所以传类
invoke(Class.forName(“java.lang.Runtime”).getMethod(“getRuntime”).invoke(Class.forName(“java.lang.Runtime”))，“calc.exe”)

最后我们合并一下

Class.forName("java.lang.Runtime").
                getMethod("exec", String.class).
                invoke(Class.forName("java.lang.Runtime").getMethod("getRuntime").invoke(Class.forName("java.lang.Runtime")), "notepad");

指定构造方法生成实例

String str="notepad";ProcessBuilder pb = new ProcessBuilder(str);pb.start();

getConsturctor(函数可以选定指定接口格式的构造函数(由于构造函数也可以根据参数来进行重载)
选定后我们可以通过newInstance(),并传入构造函数的参数执行构造函数

ProcessBuilder类有两个构造函数

• public ProcessBuilder(String… command)（String…变长的字符串数组String[].class）
• public ProcessBuilder(List command)

分别使用构造方法

• Class.forName(“java.lang.ProcessBuilder”).getConstructor(String[].class).newInstance(new String[][]{{“notepad”}})
• Class.forName(“java.lang.ProcessBuilder”).getConstructor(List.class).newInstance(Arrays.asList(“notepad”))

执行完构造方法实例后，在进行强制转化使用start函数即可

( (ProcessBuilder) Class.forName(“java.lang.ProcessBuilder”).getConstructor(List.class).newInstance(Arrays.asList(“notepad”))).start();

实际中，肯定用不了，哪有这么好的事，还是接着反射把

Class.forName(“java.lang.ProcessBuilder”).getMethod(“start”).invoke(clazz.getConstructor(List.class).newInstance(Arrays.asList(“notepad”)));

这里可能有人会好奇我写的里那的另一个构造函数，String…command这个传参为什么用new String[][]{{“notepad”}}，不应该是new String[]{“notepad”},现在用应该的

((ProcessBuilder) Class.forName(“java.lang.ProcessBuilder”).getConstructor(String[].class).newInstance(new String[]{“notepad”})).start();

在这行打断点调试

我们传的是一个字符串数组到了实例化的时候变成了一个字符串，再看看另一个构造函数（List）

( (ProcessBuilder) Class.forName(“java.lang.ProcessBuilder”).getConstructor(List.class).newInstance(Arrays.asList(“notepad”))).start();

依旧还是这行打断点

由此可知，List传入时会被当作Object的第一项，而String[]会被当做Object，所以多加一层[]{}

执行私有方法

通过函数getDeclaredConstructor获取私有方法，再利用setAccessible(true)打破私有方法限制

Class cls = Class.forName("java.lang.Runtime"); 
Constructor m = cls.getDeclaredConstructor();
 m.setAccessible(true); 
 cls.getMethod("exec", String.class).invoke(m.newInstance(), "notepad");

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