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Java动态代理全面分析

代理模式

解说：给某一个对象提供一个代理，并由代理对象控制对原对象的引用；

代理模式需要以下几个角色：

1 主题：规定代理类和真实对象共同对外暴露的接口；

2 代理类：专门代理真实对象的类；

3 真实对象：需要被代理的对象；

代理解决的主要的业务就是需要在真实对象的某个接口前后处理一些事情，框架中多会用到这种功能，比如打日志、记录时间等

静态代理

静态代理是指自己动手编写代码实现代理类；

优点：业务类只需要关注业务逻辑本身，保证了业务类的重用性。这是代理的共有优点。

缺点：每一个真实对象都需要一个具体的代理类，不能做到可重用；

静态代理比较简单，下边用代码来具体说明；

主题接口：IAnimal

public interface IAnimal {
    /**
     * 动物叫
     */
    void bark();
}

真实对象：Dog

public class Dog implements IAnimal {
 
    private String name;
 
    public Dog(String name) {
        this.name = name;
    }
 
    @Override
    public void bark() {
        System.out.println(this.name + " bark:wang wang wang ... ");
    }
}

代理：DogProxy

public class DogProxy implements IAnimal {
    private Dog dog;
 
    public DogProxy(Dog dog) {
        this.dog = dog;
    }
 
    @Override
    public void bark() {
        long l = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("dog will bark...");
        this.dog.bark();
        System.out.println("dog has barked which takes " + (System.currentTimeMillis() - l) + " ms !");
    }
}

静态代理使用：

public class StaticProxyTest {
 
    public static void main(String[] args) {
 
        IAnimal dog = new Dog("大黄");
 
        IAnimal dogProxy = new DogProxy(dog);
 
        dogProxy.bark();
    }
}

代理和真实对象对外暴露一致

动态代理

动态代理是指在运行时动态生成代理类；

jdk

要使用Java中原生的动态代理，需要用到以下几个类和接口

接口InvocationHandler
Proxy类

我们还是用静态代理用到的代码：主题接口IAnimal和真实对象Dog不变，去掉DogProxy和StaticProxyTest，增加以下代码

DogProxyInvocationHandler

public class DogProxyInvocationHandler implements InvocationHandler {
    private Object animal;
 
    public DogProxyInvocationHandler(Object animal) {
        this.animal = animal;
    }
 
    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        System.out.println("proxy class:" + proxy.getClass() + ",class:" + getClass() + ",method:" + method);
        Object obj = method.invoke(animal, args);
        System.out.println("obj:" + obj);
        return obj;
    }
}

DynamicProxyTest

public class DynamicProxyTest {
 
    public static void main(String[] args) {
 
        IAnimal dog = new Dog("大黄");
 
        InvocationHandler invocationHandler = new DogProxyInvocationHandler(dog);
        IAnimal animal = (IAnimal) Proxy.newProxyInstance(dog.getClass().getClassLoader(),
                                                          dog.getClass().getInterfaces(),
                                                          invocationHandler);
        animal.bark();
    }
 
}

可以看出：Java动态代理我们必须有真实对象，实现了InvocationHandler接口的自己的处理类，然后通过Proxy生成代理类

输出如下：

proxy class:class com.sun.proxy.$Proxy0,class:class com.shock.base.proxy.dynamic.DogProxyInvocationHandler,method:public abstract void com.shock.base.proxy.dynamic.IAnimal.bark()

大黄 bark:wang wang wang ...
obj:null

这里动态代理的优势相比静态代理为：即使真实对象有N个接口，我们的invocationHandler只需要一个Invoke方法即可！

这里有几个问题：

1 动态代理生成的class name为什么是 $Proxy0 ?

如图，相关变量如下：

以上便可以解决相关问题

2 动态代理生成的代理类到底是什么样子的？生成代理类的关键接口是什么？为何调用真实对象的某个接口会进入invoke方法？

通过分析源码：我们知道 Proxy.newProxyInstance → Proxy.getProxyClass0 → WeakCache.get → WeakCache.Factory.get → Proxy.ProxyClassFactory.apply → ProxyGenerator.generateProxyClass

最终生成了一个 byte[] 类型的 class类；这样byte[] 比较抽象，我们想看到该怎么办？可以通过下边的代码生成Proxy0

int accessFlags = Modifier.PUBLIC | Modifier.FINAL;
 
byte[] bytes = ProxyGenerator.generateProxyClass("com.sun.proxy.$Proxy0",
                                                 new Class[]{IAnimal.class},
                                                 accessFlags);
FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream(new File(
        "~/work/$Proxy0.class"));
 
fileOutputStream.write(bytes);
fileOutputStream.flush();
fileOutputStream.close();

生成的代码如下：

//
// Source code recreated from a .class file by IntelliJ IDEA
// (powered by Fernflower decompiler)
//
 
package com.sun.proxy;
 
import com.shock.base.proxy.dynamic.IAnimal;
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 IAnimal {
    private static Method m1;
    private static Method m2;
    private static Method m3;
    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})).booleanValue();
        } catch (RuntimeException | Error var3) {
            throw var3;
        } catch (Throwable var4) {
            throw new UndeclaredThrowableException(var4);
        }
    }
 
    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 void bark() throws  {
        try {
            super.h.invoke(this, m3, (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)).intValue();
        } catch (RuntimeException | Error var2) {
            throw var2;
        } catch (Throwable var3) {
            throw new UndeclaredThrowableException(var3);
        }
    }
 
    static {
        try {
            m1 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("equals", new Class[]{Class.forName("java.lang.Object")});
            m2 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("toString", new Class[0]);
            m3 = Class.forName("com.shock.base.proxy.dynamic.IAnimal").getMethod("bark", new Class[0]);
            m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode", new Class[0]);
        } catch (NoSuchMethodException var2) {
            throw new NoSuchMethodError(var2.getMessage());
        } catch (ClassNotFoundException var3) {
            throw new NoClassDefFoundError(var3.getMessage());
        }
    }
}

View Code

以上代码为我们解答了红色的问题。虽然代码是这样的代理类集成了 Proxy类，但是如果想要验证如何验证呢？

cglib

cglib是什么？CGLIB is a powerful, high performance code generation library.

特点简单说：

CGLib (Code Generation Library) 是一个强大的,高性能,高质量的Code生成类库；
它可以在运行期扩展Java类与实现Java接口；
CGLib 比 Java 的 java.lang.reflect.Proxy 类更强的在于它不仅可以接管接口类的方法，还可以接管普通类的方法。
CGLib 的底层是Java字节码操作框架 —— ASM

引入JAR包支持，如下：

<dependency>
    <groupId>cglib</groupId>
    <artifactId>cglib</artifactId>
    <version>3.2.4</version>
</dependency>

目前最新的版本是 3.2.4，CGLib的package分布和作用如下：

net.sf.cglib.core：底层字节码处理类，他们大部分与ASM有关系，对其进行封装，更易于使用；
net.sf.cglib.transform：编译期或运行期类和类文件的转换；
net.sf.cglib.proxy：实现创建代理和方法拦截器的类；
net.sf.cglib.reflect：实现快速反射的类；
net.sf.cglib.util：集合排序工具类；
net.sf.cglib.beans：JavaBean相关的工具类；

我们沿用上边的例子，来做下演示：

加入你有一个类Animal，打算对里边的所有方法进行包装，由于这个类没有实现接口，所以你无法使用jdk 动态代理

public class Animal {
 
    public void bark() {
        System.out.println("i am 大黄!");
    }
 
    public String singSong(String name) {
        return name + " is singing!";
    }
 
    public String testt(String name) {
        return name + " is testing!";
    }
}

你现在想要在testt方法输出前后不加任何内容，但是另外两个方法输出前后要加一个字符串，效果如下：

BEFORE
i am 大黄!
AFTER
===============================
BEFORE
老刘 is singing!
AFTER
===============================
大黄 is testing!

其中=======是分隔线，上边两个方法前后都改变了，但是最后一个方法则没做任何改变还是原生的。如何做到？

首先我们要定义一个拦截器，该拦截器实现了 cgLib的MethodInterceptor，如下：

public class AnimalWrapper implements MethodInterceptor {
 
    @Override
    public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {
        System.out.println("BEFORE");
        Object obj2 = proxy.invokeSuper(obj, args);
        System.out.println("AFTER");
        return obj2;
    }
}

再定义一个拦截器过滤器，如下：

public class ApiFilter implements CallbackFilter {
 
    @Override
    public int accept(Method method) {
        String name = method.getName();
        if (name.length() == 5) {
            return 1;
        }
        return 0;
    }
}

接下来看下测试类：

public class CglibTest {
 
    public static void main(String[] args) {
 
 
        Enhancer enhancer = new Enhancer();
        enhancer.setSuperclass(Animal.class);
        enhancer.setCallbacks(new Callback[]{new AnimalWrapper(), NoOp.INSTANCE});
        enhancer.setCallbackFilter(new ApiFilter());
        Animal animal = (Animal) enhancer.create();
 
        animal.bark();
        System.out.println("===============================");
        animal.singSong("老刘");
        System.out.println("===============================");
        animal.testt("大黄");
    }
}

CGLib通过 Enhancer、Callback、CallbackFilter就可以实现上述功能了。

深入代码：Enhancer → KeyFactory.Generator → AbstractClassGenerator → DefaultGeneratorStrategy.generate → KeyFactory.Generator.generateClass → ClassWriter.toByteArray 生成 class bytecode .

生成的代码反编译如下：

public class Animal$$EnhancerByCGLIB$$223151cf extends com.shock.base.proxy.cglib.Animal implements net.sf.cglib.proxy.Factory {
    private boolean CGLIB$BOUND;
    public static java.lang.Object CGLIB$FACTORY_DATA;
    private static final java.lang.ThreadLocal CGLIB$THREAD_CALLBACKS;
    private static final net.sf.cglib.proxy.Callback[] CGLIB$STATIC_CALLBACKS;
    private net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor CGLIB$CALLBACK_0;
    private net.sf.cglib.proxy.NoOp CGLIB$CALLBACK_1;
    private static java.lang.Object CGLIB$CALLBACK_FILTER;
    private static final java.lang.reflect.Method CGLIB$bark$0$Method;
    private static final net.sf.cglib.proxy.MethodProxy CGLIB$bark$0$Proxy;
    private static final java.lang.Object[] CGLIB$emptyArgs;
    private static final java.lang.reflect.Method CGLIB$singSong$1$Method;
    private static final net.sf.cglib.proxy.MethodProxy CGLIB$singSong$1$Proxy;
    private static final java.lang.reflect.Method CGLIB$equals$3$Method;
    private static final net.sf.cglib.proxy.MethodProxy CGLIB$equals$3$Proxy;
    private static final java.lang.reflect.Method CGLIB$toString$4$Method;
    private static final net.sf.cglib.proxy.MethodProxy CGLIB$toString$4$Proxy;
    private static final java.lang.reflect.Method CGLIB$hashCode$5$Method;
    private static final net.sf.cglib.proxy.MethodProxy CGLIB$hashCode$5$Proxy;
 
    static void CGLIB$STATICHOOK1() { /* compiled code */ }
 
    final void CGLIB$bark$0() { /* compiled code */ }
 
    public final void bark() { /* compiled code */ }
 
    final void CGLIB$singSong$1(java.lang.String s) { /* compiled code */ }
 
    public final void singSong(java.lang.String s) { /* compiled code */ }
 
    final boolean CGLIB$equals$3(java.lang.Object o) { /* compiled code */ }
 
    public final boolean equals(java.lang.Object o) { /* compiled code */ }
 
    final java.lang.String CGLIB$toString$4() { /* compiled code */ }
 
    public final java.lang.String toString() { /* compiled code */ }
 
    final int CGLIB$hashCode$5() { /* compiled code */ }
 
    public final int hashCode() { /* compiled code */ }
 
    public static net.sf.cglib.proxy.MethodProxy CGLIB$findMethodProxy(net.sf.cglib.core.Signature signature) { /* compiled code */ }
 
    public Animal$$EnhancerByCGLIB$$223151cf() { /* compiled code */ }
 
    public static void CGLIB$SET_THREAD_CALLBACKS(net.sf.cglib.proxy.Callback[] callbacks) { /* compiled code */ }
 
    public static void CGLIB$SET_STATIC_CALLBACKS(net.sf.cglib.proxy.Callback[] callbacks) { /* compiled code */ }
 
    private static final void CGLIB$BIND_CALLBACKS(java.lang.Object o) { /* compiled code */ }
 
    public java.lang.Object newInstance(net.sf.cglib.proxy.Callback[] callbacks) { /* compiled code */ }
 
    public java.lang.Object newInstance(net.sf.cglib.proxy.Callback callback) { /* compiled code */ }
 
    public java.lang.Object newInstance(java.lang.Class[] classes, java.lang.Object[] objects, net.sf.cglib.proxy.Callback[] callbacks) { /* compiled code */ }
 
    public net.sf.cglib.proxy.Callback getCallback(int i) { /* compiled code */ }
 
    public void setCallback(int i, net.sf.cglib.proxy.Callback callback) { /* compiled code */ }
 
    public net.sf.cglib.proxy.Callback[] getCallbacks() { /* compiled code */ }
 
    public void setCallbacks(net.sf.cglib.proxy.Callback[] callbacks) { /* compiled code */ }
}

View Code

该段代码最后实在没办法生成，是将CGLib代码源码下载，然后插入片段代码生成的。

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