Java代码审计基础之反射 – 作者:xiaopan233-安全小百科

先来一段反射的概念：

在程序运行的时候动态装载类，查看类的信息，生成对象，或操作生成对象。

类在运行的时候，可以得到该类的信息，并且可以动态的修改这些信息

反射类的首要操作 – 获取类

获取类有三种方法：

假设类名为 Cat

（1）直接根据类名获取类

Class a = Cat.class;

（2）通过Class.forName 获取类，需要打全指定类的路径

Class a = Class.forName("org.xiaopan.test.Cat");

注意：

Class.forName 需要一个异常处理。不然编辑器无法通过。

（3）通过实例化的方式获取类

Class a = (new Cat()).getClass();

反射构造方法

吾有一类，曰：

class Cat{
    //构造方法，形参为空
    public Cat(){
        System.out.println("Cat->nullCat");
    }

    //构造方法，形参为 一个String类型
    public Cat(String a){
        System.out.println("Cat->aCat,a=" + a);
    }

    //私有构造方法，形参为 一个String类型 和 一个Integer类型
    private Cat(String a,Integer b){
        System.out.println("Cat->abCat,a=" + a + "b=" + b.toString());
    }

    //构造方法，形参为 一个String数组类型 和 一个Map类型
    public Cat(String[] aa,Map bb){
        System.out.println("Cat->aabbCat");
        System.out.println("aa=" + Arrays.toString(aa));
        System.out.println("bb=" + bb);
    }
}

无参构造方法调用

try{
    //获取到类
    Class a = Cat.class;
    //通过反射获取到指定类下的构造方法
    //要获取的构造方法为:
    //public Cat()
    //由于该构造方法无参数，所以我们传入一个 null 即可，也可以不传
    Constructor constructor1 = a.getConstructor(null);
    //实例化类
    constructor1.newInstance(null);
}
catch (Exception e){
    System.out.println(e);
}

输出：

注意：

getConstructor 需要加一个异常处理。

一个参数的构造方法调用

try{
    //获取到类
    Class a = Cat.class;
    //通过反射获取到指定类下的构造方法
    //要获取的构造方法为:
    //public Cat(String a)
    //由于该构造方法有一 String类型 参数
    //在进行 getConstructor 反射时，就需要指定传参类型为 String.class
    Constructor constructor1 = a.getConstructor(String.class);
   //在实例化时，进行传参
   constructor1.newInstance("testvalue");
}
catch (Exception e){
    System.out.println(e);
}

输出：

多个参数的私有构造方法调用

注意，这里调用的构造方法是私有的哦~

try{
    //获取到类
    Class a = Class.forName("org.xiaopan.test.Cat");
    //通过反射获取到指定类下的构造方法
    //要获取的 私有 构造方法为：
    //private Cat(String a,Integer b)
    //
    //由于是 私有 方法，获取私有方法的函数为 getDeclaredConstructor
    //由于有两个参数，所以需要在 getDeclaredConstructor 传入对应的参数类型
    Constructor c = a.getDeclaredConstructor(String.class, Integer.class);
    //设置强制反射
    c.setAccessible(true);
    //构造函数实例化，并传参
    //这里有个注意点，看下文的注意
    c.newInstance(new Object[]{"abcd",123456});
}
catch (Exception e){
    System.out.println(e);
}

输出：

注意：

参考了大佬的文章（参考文章在本文末尾 Referer 中），文章说 jdk1.4和 jdk1.5 处理调用的方法有区别

jdk1.4中，数组每个元素对应一个参数

jdk1.5中，整个数组是一个参数，用一个对象包起来

所以我们调用的传参的时候，需要使用这种格式：

c.newInstance(new Object[]{"abcd",123456});
//即
new Object[]{"abcd",123456} 的格式，用一个对象包裹起来

形参为数组和Map类型的构造方法调用

字符串数组

创建格式：

String[] a = {"abc", "def"};

Map：

java中的map，可以理解为“可自定义键值的数组”

形参为数组和Map类型的构造方法调用：

try{
    //获取类
    Class a = (new Cat()).getClass();
    //调用的构造方法为：
    //public Cat(String[] aa,Map bb)
    //照常打 xxx.class 即可。java 万物皆对象
    Constructor c = a.getConstructor(String[].class, Map.class);
    //创建一个map
    Map m = new HashMap();
    m.put("a_key","a_value");
    //实例化构造函数，注意要用 Object包裹的形式
    //new String[]{} 是当场初始化字符串数组，当场赋值
    c.newInstance(new Object[]{new String[]{"a","b","c"}, m});
}
catch (Exception e){
    System.out.println(e);
}

输出：

反射方法

简介：

反射方法和上文的反射构造方法差不多，如果是私有的话也是要设置强行调用，并且获取方法的函数为 getDeclaredxxxx

吾有一类：

class Cat{
    public void a(){
        System.out.println("a invoke");
    }
    
    public String[] b(String[] b){
        return b;
    }
    
    public static void c(){
        System.out.println("cccccc");
    }
}

反射无参数方法

try{
    //获取类
    Class a = Class.forName("org.xiaopan.test.Cat");
    //先实例化，后面调用方法的时候需要使用实例化好的类
    //注意，实例化之后返回的类型就是对于的类，做好类型转换
    Cat cat =(Cat) a.newInstance();
    //调用的方法为：
    //public void a()
    //
    //获取方法，需要指定要获取的方法名
    Method m = a.getMethod("a", null);
    //调用方法，调用方法时，用 上一步代码中获取到的方法进行 invoke 调用操作
    //而invoke方法中，第一个参数是实例化好的类
    //第二个参数就是需要传入的参数
    m.invoke(cat,null);

}
catch (Exception e){
    System.out.println(e);
}

输出：

反射有参数有返回值方法

try{
    //获取类
    Class a = Class.forName("org.xiaopan.test.Cat");
    //先实例化，后面调用方法的时候需要使用实例化好的类
    //注意，实例化之后返回的类型就是对于的类，做好类型转换
    Cat cat =(Cat) a.newInstance();
    //调用的方法为：
    //public String[] b(String[] b)
    //
    //获取方法，需要指定要获取的方法名
    Method m = a.getMethod("b",String[].class);
    //调用方法，调用方法时，用 上一步代码中获取到的方法进行 invoke 调用操作
    //调用时，如果参数是字符串数组，或者两个以上的参数
    //最好使用 new Object[]{} 的形式传入
    //兼容性好
    //由于有返回值，我们在调用的时候也需要进行接收
    //接受类型就看调用的类返回的类型了
    String[] strs = (String[]) m.invoke(cat, new Object[]{new String[]{"str1","str2","str3"}});

    //打印数组：
    //for each打印数组，先指定抽出来的元素类型
    //然后以冒号 : 分隔，左边是抽出元素变量名，右边是原数组
    for (String str:strs){
        System.out.println(str);
    }

}
catch (Exception e){
    System.out.println(e);
}

输出：

反射静态方法

由于静态方法不需要实例化类，所以在 getMethod 的时候，直接传个 null 即可。也不需要 newInstance 类了。

try{
    //获取类
    Class a = Class.forName("org.xiaopan.test.Cat");
    //调用的方法为：
    //public static void c()
    //
    //获取方法
    Method m = a.getMethod("c");
    //由于是静态方法。直接调用，类对象中传入null即可
    m.invoke(null);

}
catch (Exception e){
    System.out.println(e);
}

输出：

反射属性

反射属性也大同小异

吾有一类：

class Cat{
    public String name = "maomao";      //公共 String类型 属性
    public static Boolean sex = true;   //公共 静态 String类型 属性
    private Integer age = 10;           //私有 Integer类型 属性
}

反射公共属性

try{
    //获取类
    Class a = Class.forName("org.xiaopan.test.Cat");
    //先实例化，后面获取属性的时候需要使用实例化好的类
    Cat cat = (Cat) a.newInstance();
    //属性：
    //public String name = "maomao";
    //
    //获取属性
    Field m = a.getField("name");
    //获取属性值
    //需要传入实例化类作为对象
    String name = (String) m.get(cat);
    System.out.println(name);

}
catch (Exception e){
    System.out.println(e);
}

输出：

反射公共静态属性

静态属性也一样，不需要实例化即可调用：

try{
    //获取类
    Class a = Class.forName("org.xiaopan.test.Cat");
    //属性：
    //public static Boolean sex = true;
    //
    //获取属性
    Field m = a.getField("sex");
    //获取属性值,静态属性不需要实例化类，直接传入null作为类对象即可
    Boolean b = (Boolean) m.get(null);
    System.out.println(b);
    //设置属性值
    m.set(null,false);
    b = (Boolean) m.get(null);
    System.out.println(b);

}
catch (Exception e){
    System.out.println(e);
}

输出：

反射私有属性

私有属性也一样，需要暴力反射

try{
    //获取类
    Class a = Class.forName("org.xiaopan.test.Cat");
    //先实例化，后面获取属性的时候需要使用实例化好的类
    Cat cat = (Cat) a.newInstance();
    //属性：
    //private Integer age = 10;
    //
    //获取私有属性
    Field m = a.getDeclaredField("age");
    //设置强制反射
    m.setAccessible(true);
    //获取属性值
    Integer age = (Integer) m.get(cat);
    //注意输出的时候要将非String类型 toString 哦，规范一点
    System.out.println(age.toString());
}
catch (Exception e){
    System.out.println(e);
}

输出：

引用包错误的报错：

用IDEA写代码的时候，可以会遇到奇怪报错，如：

代码本来就没问题，但还是报错了：

这个时候可以看看代码最上面，看看IDEA是不是自动引入了错误的包：

发现有引用错误的包，将其删掉即可，然后再重新在 Method上进行修复：

Runtime.getRuntime.exec 反射

了解 Runtime.getRuntime.exec

Runtime.getRuntime.exec 是Java中执行系统命令的方法

简单使用如下：

byte[] a = new byte[1024];

Process cmd = Runtime.getRuntime().exec("whoami");

InputStream input = cmd.getInputStream();
input.read(a);
String res = new String(a);

System.out.println(res);

我们来一一分析下，重点就两大块：Process 和 InputStream

Process cmd = Runtime.getRuntime().exec(“whoami”)

首先先看看 Runtime.getRuntime().exec 是什么东西，返回值类型是什么样的：

在手册上查看描述：

可知 exec 函数就是执行系统命令用的

在去看看源码做二次确认

返回类型是 Process 类型，所以我们调用的时候用 Process 类型接收返回值

Process类提供进程输入、输出等进程方法。粗浅的说就是一个进程类

通过文档可以得知，我调用的这个exec方法需要一个String类型的参数，即要执行的系统命令

InputStream input = cmd.getInputStream()

其中：

InputStream 输入流，即数据流入，读入数据

OutputStream 输出流，即数据输出，写入数据

该代码读取上一步 Process 类型的数据流

input.read(a);

在上一步调用getInputStream后，可执行 read 函数。

将当前的数据流读取出来，写入到一个 byte[]类型的变量里。

String res = new String(a);

将byte类型转换成字符串。以便后面打印输出

这就是一个简单的 Java 命令执行并回显结果。

我们可以看到主要调用了 Runtime.getRuntime().exec

那么我们要如何通过反射的方式进行调用呢？

反射调用 Runtime.getRuntime().exec

第一种方式，通过强行反射私有构造方法，用 Runtime 实例化进行反射

这里有一个小坑，Runtime的构造函数是私有的：

所以我们要强制反射私有构造方法，而且不能直接 newInstance Class：

错误写法：

直接用Class来进行实例化

Class runtime = Class.forName("java.lang.Runtime");
runtime.newInstance();

会报错：

java.lang.IllegalAccessException: Class org.xiaopan.test.Main can not access a member of class java.lang.Runtime with modifiers “private”

正确写法：

先强制反射Runtime的构造方法，再实例化构造方法。

Class runtime = Class.forName("java.lang.Runtime");
Constructor c = runtime.getDeclaredConstructor();
c.setAccessible(true);
c.newInstance();

反射调用Runtime.gettime.exec

byte[] a = new byte[1024];
try{
    //获取Runtime类
    Class runtime = Class.forName("java.lang.Runtime");
    //获取Runtime类构造方法
    Constructor c_runtime = runtime.getDeclaredConstructor();
    //设置强制反射
    c_runtime.setAccessible(true);
    //Runtime类的构造方法 实例化
   //由于 Runtime类构造方法返回类型为 Runtime类，所以需要使用 Runtime 类型变量进行接收
    Runtime r = (Runtime) c_runtime.newInstance();
    //获取 Runtime类的方法 exec
    Method m = runtime.getMethod("exec", String.class);
    //调用 exec 方法，传入对象为 Runtime类的构造方法实例化
    //由于 exec 方法返回的是 Process 类型数据，所以需要使用 Process 类型变量进行接收
    Process p = (Process) m.invoke(r,"whoami");
    //读入数据流，读入到 byte[] 类型的变量中
    p.getInputStream().read(a);
    System.out.println(new String(a));
}
catch (Exception e){
    System.out.println(e);
}

成功输出：

第二种方式，不进行 Runtime实例化，直接通过getRuntime进行反射

注意点：

发现盲点：在本节一开头，调用系统命令函数 exec 的形式如下：

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

我们去源码翻翻 getRuntime()是个什么函数

我们可以发现，getRuntime就是为了返回 Runtime类实例的，感觉应该是一个单例模式

我们遵守源码的规则，直接调用 getRuntime，拿到 Runtime类实例

注意点：

由于 getRuntime方法返回的是 Runtime类实例，所以反射的时候需要显示类型转换。

代码如下：

byte[] a = new byte[1024];
try{
    //获取 Runtime 类
    Class runtime = Class.forName("java.lang.Runtime");
    //获取getRuntime方法
    Method m = runtime.getMethod("getRuntime");
    //调用getRuntime方法，并用 Runtime类 类型进行接收，显式转换成 Runtime类
    //调用的时候，在上文查看源码时，发现是不需要传入参数的
    //不需传入参数，我们直接传一个 null 进去即可
    Runtime r = (Runtime) m.invoke(null);
    //由于上一个代码中调用 getRuntime 方法，返回了 Runtime类
    //我们直接就可以调用底下的 exec 方法了
    Process p = r.exec("ifconfig");
    //数据输入流，读入数据
    InputStream res = p.getInputStream();
    res.read(a);
    System.out.println(new String(a));
}
catch (Exception e){
    System.out.println(e);
}

成功输出：