Java開發筆記(七十九)利用反射技術操作私有屬性

来源:https://www.cnblogs.com/pinlantu/archive/2019/04/01/10639325.html
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早在介紹多態的時候,曾經提到公雞實例的性別屬性可能被篡改為雌性,不過面向對象的三大特性包含了封裝、繼承和多態,只要把性別屬性設置為private私有級別,也不提供setSex這樣的性別修改方法,那麼性別屬性就被嚴嚴實實地封裝了起來,不但外部無法修改性別屬性,連公雞類的子類都無法修改。如此一來,公雞實 ...


早在介紹多態的時候,曾經提到公雞實例的性別屬性可能被篡改為雌性,不過面向對象的三大特性包含了封裝、繼承和多態,只要把性別屬性設置為private私有級別,也不提供setSex這樣的性別修改方法,那麼性別屬性就被嚴嚴實實地封裝了起來,不但外部無法修改性別屬性,連公雞類的子類都無法修改。如此一來,公雞實例的性別屬性可謂防護周全,壓根不存在被篡改的可能性。但是Java給面向對象留了個後門,也就是反射技術,利用反射技術竟然能夠攻破封裝的防護網,使得篡改私有屬性從理想變成了現實,趕緊來看看反射技術是怎樣做到這點的。
上一篇文章講到通過字元串可以獲得該串所代表的Class對象,那麼通過欄位名稱字元串也能獲得對應的欄位對象,其中的獲取操作用到了Class對象的getDeclaredField方法,完整的欄位對象獲取代碼如下所示:

		try {
			Class cls = Chicken.class; // 獲得Chicken類的基因類型
			// 通過欄位名稱獲取該類的欄位對象
			Field sexField = cls.getDeclaredField("sex");
		} catch (NoSuchFieldException e) { // 捕捉到了無此欄位異常
			e.printStackTrace();
		} catch (SecurityException e) { // 捕捉到了安全異常
			e.printStackTrace();
		}

 

註意調用getDeclaredField方法之時需要捕捉兩種異常,包括無此欄位異常NoSuchFieldException和安全異常SecurityException。現在得到的Field對象便隱藏著sex屬性的內在信息,要想從Field對象挖掘出sex屬性的數值,還得繼續下列兩個步驟的處理:
1、調用Field對象的setAccessible方法,並傳入true值,表示將該欄位設置為允許訪問,以解除private的限制;
2、調用Field對象的getInt方法,並傳入雞類實例,表示準備從該示例中獲取指定欄位的整型值。同理調用getBoolean方法獲取的是布爾值,調用getString方法獲取的是字元串值。倘若是獲取基本類型以外的類型值,則需先調用get方法獲得Object對象,再強制轉換為目標類型。
整合以上的兩個處理步驟,得到以下的欄位數值獲取代碼:

			if (sexField != null) {
				sexField.setAccessible(true); // 將該欄位設置為允許訪問
				try {
					sex = sexField.getInt(chicken); // 獲取某實例的欄位值
				} catch (IllegalArgumentException e) { // 捕捉到了非法參數異常
					e.printStackTrace();
				} catch (IllegalAccessException e) { // 捕捉到了非法入口異常
					e.printStackTrace();
				}
			}

 

註意欄位對象的getInt方法在調用時也要捕捉兩種異常,包括非法參數異常IllegalArgumentException,以及非法入口異常IllegalAccessException。這裡的兩種異常加上之前調用getDeclaredField方法的兩種異常,寥寥數行的反射代碼竟要手工捕捉四種異常,未免太大動干戈了。其實程式員可以相信自己,保證反射過程中的操作代碼完全正確,這樣便無需逐個捕捉某種異常,只要一次性捕捉總的異常即Exception就行了。於是簡化了異常捕捉邏輯的反射代碼變成了下麵這般:

	// 通過反射來獲得某個實例的私有屬性
	private static int getReflectSex(Chicken chicken) {
		int sex = -1;
		try {
			Class cls = Chicken.class; // 獲得Chicken類的基因類型
			// 通過欄位名稱獲取該類的欄位對象
			Field sexField = cls.getDeclaredField("sex");
			if (sexField != null) {
				sexField.setAccessible(true); // 將該欄位設置為允許訪問
				sex = sexField.getInt(chicken); // 獲取某實例的欄位值
			}
		} catch (Exception e) { // 捕捉到了任何一種異常(錯誤除外)
			e.printStackTrace();
		}
		return sex;
	}

 

然而上面的代碼僅僅通過反射取到性別欄位的數值,仍舊沒能修改該欄位的數值,若想真正改變性別欄位的取值,需要把getInt方法改為setInt方法,並給setInt方法的第二個參數傳入修改後的數值。此時利用反射技術篡改欄位值的代碼示例如下:

	// 通過反射來修改某個實例的私有屬性
	private static void setReflectSex(Chicken chicken, int sex) {
		try {
			Class cls = Chicken.class; // 獲得Chicken類的基因類型
			// 通過欄位名稱獲取該類的欄位對象
			Field sexField = cls.getDeclaredField("sex");
			if (sexField != null) {
				sexField.setAccessible(true); // 將該欄位設置為允許訪問
				sexField.setInt(chicken, sex); // 將某實例的該欄位修改為指定數值
			}
		} catch (Exception e) { // 捕捉到了任何一種異常(錯誤除外)
			e.printStackTrace();
		}
	}

 

從上述的setReflectSex代碼可知,該方法傳入一個雞類實例和新的性別,目的是把這隻雞的性別變過來。這下有了getReflectSex方法可讀取性別屬性,還有setReflectSex方法可寫入性別屬性,再由外部接連調用這兩個方法,從而驗證反射技術的執行效果。下麵是外部先後篡改公雞實例性別、篡改母雞實例性別的演示代碼:

		Cock cock = new Cock(); // 創建一個公雞實例
		System.out.println("準備修理公雞,性別取值 = "+getReflectSex(cock));
		setReflectSex(cock, cock.FEMALE); // 把公雞實例的性別篡改為“雌性”
		System.out.println("結束修理公雞,性別取值 = "+getReflectSex(cock));
		Hen hen = new Hen(); // 創建一個母雞實例
		System.out.println("準備修理母雞,性別取值 = "+getReflectSex(hen));
		setReflectSex(hen, hen.MALE); // 把母雞實例的性別篡改為“雄性”
		System.out.println("結束修理母雞,性別取值 = "+getReflectSex(hen));

 

運行以上的演示代碼,觀察到下列的日誌描述:

準備修理公雞,性別取值 = 0
結束修理公雞,性別取值 = 1
準備修理母雞,性別取值 = 1
結束修理母雞,性別取值 = 0

 

可見儘管雞類的sex屬性被聲明為private,但是公雞實例的性別依然被篡改為雌性,母雞實例的性別依然被篡改為雄性了。



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