Java 动态代理

Java 动态代理一、简介1.1定义给某一个对象提供一个代理,并由代理对象控制对真实对象的访问,代理模式是结构型设计模式的一种代理模式详解根据字节码文件的创建时机来分类,可以分为静态代理和动态代理1.2静态代理在程序运行前就已经存在代理类的字节码文件,代理类和被目标类的关系在运行前就确定了1.3动

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一、简介

1.1 定义

给某一个对象提供一个代理,并由代理对象控制对真实对象的访问,代理模式是结构型设计模式的一种

代理模式详解

根据字节码文件的创建时机来分类,可以分为静态代理和动态代理

1.2 静态代理

在程序运行前就已经存在代理类的字节码文件,代理类和被目标类的关系在运行前就确定了

1.3 动态代理

代理类在程序运行期间优JVM根据反射等机制动态生成,在程序运行前并不存在代理类的字节码文件

为什么需要动态代理?

静态代理实现简单,且能够在不侵入原代码的情况下实现目标类的功能扩展。但是当场景稍微复杂的时候,静态代理存在如下缺点:

1、当需要对多个类代理时,由于代理类要实现和目标类一致的接口,有两种方式 (这里指的实现不同接口的目标类,如果需要扩展实现同一接口的目标类可以选择使用装饰器模式)

  • 只维护一个代理类,实现所有的目标类接口,但是这样会导致代理类过于庞大

  • 维护多个代理类,每个目标对象对应一个代理类,但是这样会导致代理类过多

2、当接口需要新增,删除,修改的时候,目标类和代理类都要同时修改,不易维护

动态代理可以解决上述静态代理的缺点

二、实现方式和原理

2.1 JDK动态代理

该方式为通过实现接口的方式

JDK动态代理主要设计两个类:

java.lang.reflect.Proxy和java.lang.reflect.InvocationHandler

2.1.1 实现示例

  • 目标类接口:

public interface TargetInterface {
​
    /**
     * 原始方法1
     *
     * @return String
     */
    String doSomething();
​
    /**
     * 原始方法2
     *
     * @return int
     */
    int printNum();
}
  • 目标类:

public class Target implements TargetInterface {
​
    @Override
    public String doSomething() {
        System.out.println("doSomething");
        return "doSomething";
    }
​
    @Override
    public int printNum() {
        System.out.println("printNum");
        return 100;
    }
}
  • 代理类逻辑处理:(不是真正的代理类)

public class DynamicProxyHandler implements InvocationHandler {
​
    /**
     * 目标对象
     */
    private final Object target;
​
    public DynamicProxyHandler(Object target) {
        this.target = target;
    }
​
    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
​
        System.out.println("do something before");
        Object invoke = method.invoke(target, args);
        System.out.println("do something after");
        return invoke;
    }
}
  • 动态代理对象生成:

mport java.lang.reflect.Proxy;
​
public class ProxyTest {
​
    public static void main(String[] args) {
        //1、创建被代理的目标对象
        Target target = new Target();
        //2、创建代理类处理器对象
        DynamicProxyHandler dynamicProxyHandler = new DynamicProxyHandler(target);
        //3、创建代理类对象
        //a.JDK会通过传入的参数信息动态地在内存中创建和.class文件等同的字节码
        //b.然后会根据相应的字节码转换成对应的class
        //c.最后创建代理类实例
        TargetInterface proxy = (TargetInterface) Proxy.newProxyInstance(target.getClass().getClassLoader(), target.getClass().getInterfaces(), dynamicProxyHandler);
​
        System.out.println("doSomething() call: " + proxy.doSomething());
        System.out.println("------------------------");
        System.out.println("proxy.printNum() call: " + proxy.printNum());
    }
}
  • 输出结果:

do something before
doSomething
do something after
doSomething() call: doSomething
------------------------
do something before
printNum
do something after
proxy.printNum() call: 100

2.1.2 原理说明

  • 具体步骤

  1. 通过实现InvovationHandler接口创建自己的调用处理器

  2. 通过为Proxy类指定ClassLoader对象和一组Interface来创建动态代理类

  3. 通过反射机制获取动态代理类的构造函数,其唯一参数类型是InvocationHandler接口类型

  4. 通过构造函数创建动态代理类实例,调用处理器对象(InvocationHandler接口的实现类实例)作为参数传入

  • Proxy类分析

public class Proxy implements java.io.Serializable {
​
    @CallerSensitive
    public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,
                                          Class<?>[] interfaces,
                                          InvocationHandler h)
        throws IllegalArgumentException
    {
        Objects.requireNonNull(h);
        
        final Class<?>[] intfs = interfaces.clone();
        final SecurityManager sm = System.getSecurityManager();
        if (sm != null) {
            checkProxyAccess(Reflection.getCallerClass(), loader, intfs);
        }
​
        /*
         * 查找或者生成指定的代理类
         */
        Class<?> cl = getProxyClass0(loader, intfs);
​
        /*
         * 获取参数为调用处理器接口的构造函数对象
         */
        try {
            if (sm != null) {
                checkNewProxyPermission(Reflection.getCallerClass(), cl);
            }
​
            final Constructor<?> cons = cl.getConstructor(constructorParams);
            final InvocationHandler ih = h;
            /*
             * 如果Class的作用域为私有,通过setAccessible设置可访问
             */
            if (!Modifier.isPublic(cl.getModifiers())) {
                AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<Void>() {
                    public Void run() {
                        cons.setAccessible(true);
                        return null;
                    }
                });
            }
            /*
             * 创建代理类实例
             */
            return cons.newInstance(new Object[]{h});
        } catch (IllegalAccessException|InstantiationException e) {
            throw new InternalError(e.toString(), e);
        } catch (InvocationTargetException e) {
            Throwable t = e.getCause();
            if (t instanceof RuntimeException) {
                throw (RuntimeException) t;
            } else {
                throw new InternalError(t.toString(), t);
            }
        } catch (NoSuchMethodException e) {
            throw new InternalError(e.toString(), e);
        }
    }
​
}
​
/**
  * 生成代理类
  */
private static Class<?> getProxyClass0(ClassLoader loader,
                                           Class<?>... interfaces) {
        if (interfaces.length > 65535) {
            throw new IllegalArgumentException("interface limit exceeded");
        }
​
        // 如果实现指定接口的代理类存在于指定加载器中,则直接返回缓存副本
        // 否则通过ProxyClassFactory创建代理类
        return proxyClassCache.get(loader, interfaces);
    }
  • ProxyClassFactory类生成代理类

简单步骤就是先生成类的字节码文件,再通过Proxy类的defineClass0本地方法生成字节码文件。具体实现代码可以查看Proxy类的静态内部类ProxyClassFactory源码

  • 字节码文件

System.getProperties().setProperty("sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles", "true");方法修改系统变量,可以保存生成的字节码文件

img

image.png

字节码文件:

package com.sun.proxy;
​
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
import java.lang.reflect.UndeclaredThrowableException;
​
public final class $Proxy0 extends Proxy implements TargetInterface {
    private static Method m1;
    private static Method m3;
    private static Method m2;
    private static Method m4;
    private static Method m0;
​
    public $Proxy0(InvocationHandler var1) throws  {
        super(var1);
    }
​
    public final boolean equals(Object var1) throws  {
        try {
            return (Boolean)super.h.invoke(this, m1, new Object[]{var1});
        } catch (RuntimeException | Error var3) {
            throw var3;
        } catch (Throwable var4) {
            throw new UndeclaredThrowableException(var4);
        }
    }
​
    public final String doSomething() throws  {
        try {
            return (String)super.h.invoke(this, m3, (Object[])null);
        } catch (RuntimeException | Error var2) {
            throw var2;
        } catch (Throwable var3) {
            throw new UndeclaredThrowableException(var3);
        }
    }
​
    public final String toString() throws  {
        try {
            return (String)super.h.invoke(this, m2, (Object[])null);
        } catch (RuntimeException | Error var2) {
            throw var2;
        } catch (Throwable var3) {
            throw new UndeclaredThrowableException(var3);
        }
    }
​
    public final int printNum() throws  {
        try {
            return (Integer)super.h.invoke(this, m4, (Object[])null);
        } catch (RuntimeException | Error var2) {
            throw var2;
        } catch (Throwable var3) {
            throw new UndeclaredThrowableException(var3);
        }
    }
​
    public final int hashCode() throws  {
        try {
            return (Integer)super.h.invoke(this, m0, (Object[])null);
        } catch (RuntimeException | Error var2) {
            throw var2;
        } catch (Throwable var3) {
            throw new UndeclaredThrowableException(var3);
     }
  }
  • 代理类继承Proxy类,实现目标类接口(本例中对应TargetInterface接口),重写equals、hashCode、toString的方法

  • 类和方法都被public final 修饰,所以类和方法只能使用,不能继承和重写

  • 方法的实现最终会调用到代理调用处理器对象(本例中对应DynamicProxyHandler类实例)的invoke方法

2.2 CGLIB动态代理

CGLIB动态代理是基于ASM机制实现,通过生成业务类的子类作为代理类。

具体使用介绍可参考如下文章

Java 动态代理详解

三、参考文章

JAVA动态代理 Java 动态代理详解

 

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