最近發現微信多了個專輯功能，可以把一系列的原創文章聚合，剛好我每周都會遇到很多同學問我各種各樣的問題，部分問題還是比較有意義的，我會在周末詳細的寫demo驗證，簡單擴展一下寫成文章分享給大家。

來一起看一段代碼：

public class Student  { 
    private Student() { 
        throw new IllegalArgumentException("can not create."); 
    } 
    public String name; 
 
} 

我們如何通過Java代碼創建一個Student對象？

我們先想下通過Java創建對象大概有哪些方式：

1. new Student() // 私有

2. 反射調用構造方法 //throw ex

3. 反序列化 // 需要實現相關序列化接口

4. clone // 需要實現clone相關接口

5. ...

好了，已經超出我的知識點范疇了。

不免心中嘀咕：

這題目太偏了，毫無意義，而且文章標題是 Android 避坑指南，看起來毫無關系

是的，確實很偏，跳過這個問題，我們往下看，看看是怎么在Android開發過程中遇到的，而且看完后，這個問題就迎刃而解了。

上周一個群有個小伙伴，遇到了一個Kotlin寫的Bean，在做Gson將字符串轉化成具體的Bean對象時，發生了一個不符合預期的問題。

因為是他們項目的代碼，我就不貼了，我寫了個類似的小例子來替代。

對于Java Bean，kotlin可以用data class，網上也有很多博客表示：

在 Kotlin 中，不需要自己動手去寫一個 JavaBean，可以直接使用 DataClass，使用 DataClass 編譯器會默默地幫我們生成一些函數。

我們先寫個Bean:

data class Person(var name: String, var age: Int) { 
 
 
} 

這個Bean是用于接收服務器數據，通過Gson轉化為對象的。

簡化一下代碼為：

val gson = Gson() 
val person = gson.fromJson<Person>("{\"age\":\"12\"}", Person::class.java) 

我們傳遞了一個json字符串，但是沒有包含key為name的值，并且注意：

在Person中name的類型是String，也就是說是不允許name=null的

那么上面的代碼，我運行起來結果是什么呢？

1. 報錯，畢竟沒有傳name的值；

2. 不報錯，name 默認值為""；

3. 不報錯，name=null；

感覺1最合理，也符合Kotlin的空安全檢查。

驗證一下，修改一下代碼，看一下輸出：

val gson = Gson() 
val person = gson.fromJson<Person>("{\"age\":\"12\"}", Person::class.java) 
println(person.name ) 

輸出結果：

null 

是不是有些奇怪， 感覺意外繞過了Kotlin的空類型檢查。

所以那位出問題的同學，在這里之后數據就出了問題，導致一直排查困難。

我們再改一下代碼：

data class Person(var name: String, var age: Int): People(){ 
} 

我們讓Person繼承自People類：

public class People { 
 
    public People(){ 
        System.out.println("people cons"); 
    } 
 
} 

在People類的構造方法中打印日志。

我們都清楚，正常情況下，一般構造子類對象，必然會先執行父類的構造方法。

運行一下：

沒有執行父類構造方法，但對象構造出來了

這里可以猜到， Person對象的構建，并不是常規的構建對象，沒有走構造方法。

那么它是怎么做到的呢？

只能去Gson的源碼中去找答案了。

找到其怎么做的，其實就相當于解答了我們文首的問題。

Gson這樣構造出一個對象，但是沒有走父類構造這種，如果真是的這樣，那么是極其危險的。

會讓程序完全不符合運行預期，少了一些必要邏輯。

所以我們提前說一下，大家不用太驚慌，并不是Gson很容易出現這樣的情況，而是恰好上例的寫法碰上了，我們一會會說清楚。

首先我們把Person這個kotlin的類，轉成Java，避免背后藏了一些東西：

# 反編譯之后的顯示 
public final class Person extends People { 
   @NotNull 
   private String name; 
   private int age; 
 
   @NotNull 
   public final String getName() { 
      return this.name; 
   } 
 
   public final void setName(@NotNull String var1) { 
      Intrinsics.checkParameterIsNotNull(var1, "<set-?>"); 
      this.name = var1; 
   } 
 
   public final int getAge() { 
      return this.age; 
   } 
 
   public final void setAge(int var1) { 
      this.age = var1; 
   } 
 
   public Person(@NotNull String name, int age) { 
      Intrinsics.checkParameterIsNotNull(name, "name"); 
      super(); 
      this.name = name; 
      this.age = age; 
   } 
 
   // 省略了一些方法。 
} 

可以看到Person有一個包含兩參的構造方法，并且這個構造方法中有name的空安全檢查。

也就是說，正常通過這個構造方法構建一個Person對象，是不會出現空安全問題的。

那么只能去看看Gson的源碼了：

Gson的邏輯，一般都是根據讀取到的類型，然后找對應的TypeAdapter去處理，本例為Person對象，所以會最終走到`ReflectiveTypeAdapterFactory.create`然后返回一個TypeAdapter。

我們看一眼其內部代碼：

# ReflectiveTypeAdapterFactory.create 
@Override  
public <T> TypeAdapter<T> create(Gson gson, final TypeToken<T> type) { 
    Class<? super T> raw = type.getRawType(); 
 
    if (!Object.class.isAssignableFrom(raw)) { 
      return null; // it's a primitive! 
    } 
 
    ObjectConstructor<T> constructor = constructorConstructor.get(type); 
    return new Adapter<T>(constructor, getBoundFields(gson, type, raw)); 
} 

重點看constructor這個對象的賦值，它一眼就知道跟構造對象相關。

# ConstructorConstructor.get 
public <T> ObjectConstructor<T> get(TypeToken<T> typeToken) { 
    final Type type = typeToken.getType(); 
    final Class<? super T> rawType = typeToken.getRawType(); 
 
    // ...省略一些緩存容器相關代碼 
 
    ObjectConstructor<T> defaultConstructor = newDefaultConstructor(rawType); 
    if (defaultConstructor != null) { 
      return defaultConstructor; 
    } 
 
    ObjectConstructor<T> defaultImplementation = newDefaultImplementationConstructor(type, rawType); 
    if (defaultImplementation != null) { 
      return defaultImplementation; 
    } 
 
    // finally try unsafe 
    return newUnsafeAllocator(type, rawType); 
  } 

可以看到該方法的返回值有3個流程：

1. newDefaultConstructor

2. newDefaultImplementationConstructor

3. newUnsafeAllocator 

我們先看第一個newDefaultConstructor

private <T> ObjectConstructor<T> newDefaultConstructor(Class<? super T> rawType) { 
    try { 
      final Constructor<? super T> constructor = rawType.getDeclaredConstructor(); 
      if (!constructor.isAccessible()) { 
        constructor.setAccessible(true); 
      } 
      return new ObjectConstructor<T>() { 
        @SuppressWarnings("unchecked") // T is the same raw type as is requested 
        @Override public T construct() { 
            Object[] args = null; 
            return (T) constructor.newInstance(args); 
 
            // 省略了一些異常處理 
      }; 
    } catch (NoSuchMethodException e) { 
      return null; 
    } 
  } 

可以看到，很簡單，嘗試獲取了無參的構造函數，如果能夠找到，則通過newInstance反射的方式構建對象。

追隨到我們的Person的代碼，其實該類中只有一個兩參的構造函數，并沒有無參構造，從而會命中NoSuchMethodException，返回null。

返回null會走newDefaultImplementationConstructor，這個方法里面都是一些集合類相關對象的邏輯，直接跳過。

那么，最后只能走： newUnsafeAllocator 方法了。

從命名上面就能看出來，這是個不安全的操作。

newUnsafeAllocator最終是怎么不安全的構建出一個對象呢？

往下看，最終執行的是：

public static UnsafeAllocator create() { 
// try JVM 
// public class Unsafe { 
//   public Object allocateInstance(Class<?> type); 
// } 
try { 
  Class<?> unsafeClass = Class.forName("sun.misc.Unsafe"); 
  Field f = unsafeClass.getDeclaredField("theUnsafe"); 
  f.setAccessible(true); 
  final Object unsafe = f.get(null); 
  final Method allocateInstance = unsafeClass.getMethod("allocateInstance", Class.class); 
  return new UnsafeAllocator() { 
    @Override 
    @SuppressWarnings("unchecked") 
    public <T> T newInstance(Class<T> c) throws Exception { 
      assertInstantiable(c); 
      return (T) allocateInstance.invoke(unsafe, c); 
    } 
  }; 
} catch (Exception ignored) { 
} 
 
// try dalvikvm, post-gingerbread use ObjectStreamClass 
// try dalvikvm, pre-gingerbread , ObjectInputStream 
 
} 

可以看到Gson在沒有找到無參的構造方法后，通過 sun.misc.Unsafe 構造了一個對象。

注意：Unsafe該類并不是所有的Android 版本中都包含，不過目前新版本都包含，所以Gson這個方法中有3段邏輯都是用來生成對象的，你可以認為3重保險，針對不同平臺。本文測試設備：Android 29模擬器

我們這里暫時只討論sun.misc.Unsafe，其他的其實一個意思。

`sun.misc.Unsafe`何許API？

Unsafe是位于sun.misc包下的一個類，主要提供一些用于執行低級別、不安全操作的方法，如直接訪問系統內存資源、自主管理內存資源等，這些方法在提升Java運行效率、增強Java語言底層資源操作能力方面起到了很大的作用。但由于Unsafe類使Java語言擁有了類似C語言指針一樣操作內存空間的能力，這無疑也增加了程序發生相關指針問題的風險。在程序中過度、不正確使用Unsafe類會使得程序出錯的概率變大，使得Java這種安全的語言變得不再“安全”，因此對Unsafe的使用一定要慎重。

https://tech.meituan.com/2019/02/14/talk-about-java-magic-class-unsafe.html

具體可以參考美團的這篇文章。

好了，到這里就真相大白了。

原因是我們Person沒有提供默認的構造方法，Gson在沒有找到默認構造方法時，它就直接通過Unsafe的方法，繞過了構造方法，直接構建了一個對象。

到這里，我們收獲了：

1. Gson是如何構建對象的？

2. 我們在寫需要Gson轉化為對象的類的時候，一定要記得有默認的構造方法，否則雖然不報錯，但是很不安全！

3. 我們了解到了還有這種Unsafe黑科技的方式構造對象。

Java中咋么構造一個下面的Student對象呢？

public class Student  { 
    private Student() { 
        throw new IllegalArgumentException("can not create."); 
    } 
    public String name; 
} 

我們模仿Gson的代碼，編寫如下：

try { 
    val unsafeClass = Class.forName("sun.misc.Unsafe") 
    val f = unsafeClass.getDeclaredField("theUnsafe") 
    f.isAccessible = true 
    val unsafe = f.get(null) 
    val allocateInstance = unsafeClass.getMethod("allocateInstance", Class::class.java) 
    val student = allocateInstance.invoke(unsafe, Student::class.java) 
    (student as Student).apply { 
        name = "zhy" 
    } 
    println(student.name) 
} catch (ignored: Exception) { 
    ignored.printStackTrace() 
} 

輸出：

shy 

成功構建。

看到這里，大家可能最大的收獲就是了解Gson構建對象流程，以及以后寫Bean的時候會注意提供默認的無參構造方法，尤其在使用Kotlin  `data class `的時候。

那么剛才我們所說的Unsafe方法在Android上就沒有其他實際用處嗎？

這個類，提供了類似C語言指針一樣操作內存空間的能力。

大家都知道在Android P上面，Google限制了app對hidden API的訪問。

但是，Google不能限制自己對hidden API訪問對吧，所以它自己的相關類，是允許訪問hidden API的。

那么Google是如何區分是我們app調用，還是它自己調用呢？

其中有一個辦法就是通過ClassLoader，系統認為如果ClassLoader為BootStrapClassLoader則就認為是系統類，則放行。

那么，我們突破P訪問限制，其中一個思路就是，搞一個類，把它的ClassLoader換成BootStrapClassLoader，從而可以反射任何hidden api。

怎么換呢？

只要把這個類的classLoader成員變量設置為null就可以了。

參考代碼：

private void testJavaPojie() { 
    try { 
      Class reflectionHelperClz = Class.forName("com.example.support_p.ReflectionHelper"); 
      Class classClz = Class.class; 
      Field classLoaderField = classClz.getDeclaredField("classLoader"); 
      classLoaderField.setAccessible(true); 
      classLoaderField.set(reflectionHelperClz, null); 
    } catch (Exception e) { 
          e.printStackTrace(); 
    } 
} 
來自：https://juejin.im/post/5ba0f3f7e51d450e6f2e39e0

但是這樣有個問題，上面的代碼用到了反射修改一個類的classLoader成員，假設google有一天把反射設置classLoader也完全限制掉，就不行了。

那么怎么辦？原理還是換ClassLoader，但是我們不走Java反射的方式了，而是用Unsafe:

參考代碼：

@Keep 
public class ReflectWrapper { 
 
    //just for finding the java.lang.Class classLoader field's offset 
    @Keep 
    private Object classLoaderOffsetHelper; 
 
    static { 
        try { 
            Class<?> VersionClass = Class.forName("android.os.Build$VERSION"); 
            Field sdkIntField = VersionClass.getDeclaredField("SDK_INT"); 
            sdkIntField.setAccessible(true); 
            int sdkInt = sdkIntField.getInt(null); 
            if (sdkInt >= 28) { 
                Field classLoader = ReflectWrapper.class.getDeclaredField("classLoaderOffsetHelper"); 
                long classLoaderOffset = UnSafeWrapper.getUnSafe().objectFieldOffset(classLoader); 
                if (UnSafeWrapper.getUnSafe().getObject(ReflectWrapper.class, classLoaderOffset) instanceof ClassLoader) { 
                    Object originalClassLoader = UnSafeWrapper.getUnSafe().getAndSetObject(ReflectWrapper.class, classLoaderOffset, null); 
                } else { 
                    throw new RuntimeException("not support"); 
                } 
            } 
        } catch (Exception e) { 
            throw new RuntimeException(e); 
        } 
    } 
} 
來自作者區長：一種純 Java 層繞過 Android P 私有函數調用限制的方式，一文。 

Unsafe賦予了我們操作內存的能力，也就能完成一些平時只能依賴C++完成的代碼。

好了，從一位朋友遇到的問題，由此引發了一整篇文章的討論，希望你能有所收獲。