jdk动态代理实现原理

匿名 (未验证) 提交于 2019-12-03 00:27:02

JDK动态代理

JDK动态代理是代理模式的一种实现方式,其只能代理接口。

使用步骤

1、 新建一个接口

2、 为接口创建一个实现类

3、 创建代理类实现java.lang.reflect.InvocationHandler接口

4、 测试

简单案例

根据使用步骤:

首先新建一个接口Subject

package com.lnjecit.proxy;  /**  * Subject  * 抽象主题接口  * @author  * @create 2018-03-29 14:16  **/ public interface Subject {      void doSomething(); }

/**  * RealSubject  * 真实主题类  * @author  * @create 2018-03-29 14:21  **/ public class RealSubject implements Subject {     @Override     public void doSomething() {         System.out.println("RealSubject do something");     } }

package com.lnjecit.proxy.dynamic.jdk;  import java.lang.reflect.InvocationHandler; import java.lang.reflect.Method; import java.lang.reflect.Proxy;  /**  * JDKDynamicProxy  * jdkd动态代理  *  * @author  * @create 2018-03-29 16:17  **/ public class JDKDynamicProxy implements InvocationHandler {      private Object target;      public JDKDynamicProxy(Object target) {         this.target = target;     }      /**      * 获取被代理接口实例对象      * @param <T>      * @return      */     public <T> T getProxy() {         return (T) Proxy.newProxyInstance(target.getClass().getClassLoader(), target.getClass().getInterfaces(), this);     }      @Override     public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {         System.out.println("Do something before");         Object result = method.invoke(target, args);         System.out.println("Do something after");         return result;     } }

新建测试类Client测试结果

package com.lnjecit.proxy;  import com.lnjecit.proxy.dynamic.jdk.JDKDynamicProxy;  /**  * Client  * client测试代码  *  * @author  * @create 2018-03-29 14:26  **/ public class Client {     public static void main(String[] args) {         // 保存生成的代理类的字节码文件         System.getProperties().put("sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles", "true");          // jdk动态代理测试         Subject subject = new JDKDynamicProxy(new RealSubject()).getProxy();         subject.doSomething();     } }

输出结果:

Do something before
RealSubject do something
Do something after

sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles 的值为true,所以代理类的字节码内容保存在了项目根目录下,文件名为$Proxy0.class

源码分析

这里查看JDK1.8.0_65的源码,通过debug学习JDK动态代理的实现原理

1、为接口创建代理类的字节码文件

2、使用ClassLoader将字节码文件加载到JVM

3、创建代理类实例对象,执行对象的目标方法

动态代理涉及到的主要类:

java.lang.reflect.Proxy
java.lang.reflect.InvocationHandler
java.lang.reflect.WeakCache
sun.misc.ProxyGenerator

首先看Proxy类中的newProxyInstance方法:

@CallerSensitive     public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,                                           Class<?>[] interfaces,                                           InvocationHandler h)             throws IllegalArgumentException     {         // 判断InvocationHandler是否为空,若为空,抛出空指针异常         Objects.requireNonNull(h);          final Class<?>[] intfs = interfaces.clone();         final SecurityManager sm = System.getSecurityManager();         if (sm != null) {             checkProxyAccess(Reflection.getCallerClass(), loader, intfs);         }          /*          * 生成接口的代理类的字节码文件          */         Class<?> cl = getProxyClass0(loader, intfs);          /*          * 使用自定义的InvocationHandler作为参数,调用构造函数获取代理类对象实例          */         try {             if (sm != null) {                 checkNewProxyPermission(Reflection.getCallerClass(), cl);             }              final Constructor<?> cons = cl.getConstructor(constructorParams);             final InvocationHandler ih = h;             if (!Modifier.isPublic(cl.getModifiers())) {                 AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<Void>() {                     public Void run() {                         cons.setAccessible(true);                         return null;                     }                 });             }             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);         }     }

newProxyInstance方法调用getProxyClass0方法生成代理类的字节码文件。

private static Class<?> getProxyClass0(ClassLoader loader,                                            Class<?>... interfaces) {         // 限定代理的接口不能超过65535个         if (interfaces.length > 65535) {             throw new IllegalArgumentException("interface limit exceeded");         }         // 如果缓存中已经存在相应接口的代理类,直接返回;否则,使用ProxyClassFactory创建代理类         return proxyClassCache.get(loader, interfaces);     }

当WeakCache中没有缓存相应接口的代理类,则会调用ProxyClassFactory类的apply方法来创建代理类。

private static final class ProxyClassFactory             implements BiFunction<ClassLoader, Class<?>[], Class<?>>     {         // 代理类前缀         private static final String proxyClassNamePrefix = "$Proxy";         // 生成代理类名称的计数器         private static final AtomicLong nextUniqueNumber = new AtomicLong();         @Override         public Class<?> apply(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces) {              Map<Class<?>, Boolean> interfaceSet = new IdentityHashMap<>(interfaces.length);             for (Class<?> intf : interfaces) {                 /*                  * 校验类加载器是否能通过接口名称加载该类                  */                 Class<?> interfaceClass = null;                 try {                     interfaceClass = Class.forName(intf.getName(), false, loader);                 } catch (ClassNotFoundException e) {                 }                 if (interfaceClass != intf) {                     throw new IllegalArgumentException(                             intf + " is not visible from class loader");                 }                 /*                  * 校验该类是否是接口类型                  */                 if (!interfaceClass.isInterface()) {                     throw new IllegalArgumentException(                             interfaceClass.getName() + " is not an interface");                 }                 /*                  * 校验接口是否重复                  */                 if (interfaceSet.put(interfaceClass, Boolean.TRUE) != null) {                     throw new IllegalArgumentException(                             "repeated interface: " + interfaceClass.getName());                 }             }              String proxyPkg = null;     // 代理类包名             int accessFlags = Modifier.PUBLIC | Modifier.FINAL;              /*              * 非public接口,代理类的包名与接口的包名相同              */             for (Class<?> intf : interfaces) {                 int flags = intf.getModifiers();                 if (!Modifier.isPublic(flags)) {                     accessFlags = Modifier.FINAL;                     String name = intf.getName();                     int n = name.lastIndexOf('.');                     String pkg = ((n == -1) ? "" : name.substring(0, n + 1));                     if (proxyPkg == null) {                         proxyPkg = pkg;                     } else if (!pkg.equals(proxyPkg)) {                         throw new IllegalArgumentException(                                 "non-public interfaces from different packages");                     }                 }             }              if (proxyPkg == null) {                 // public代理接口,使用com.sun.proxy包名                 proxyPkg = ReflectUtil.PROXY_PACKAGE + ".";             }              /*              * 为代理类生成名字              */             long num = nextUniqueNumber.getAndIncrement();             String proxyName = proxyPkg + proxyClassNamePrefix + num;              /*              * 真正生成代理类的字节码文件的地方              */             byte[] proxyClassFile = ProxyGenerator.generateProxyClass(                     proxyName, interfaces, accessFlags);             try {                 // 使用类加载器将代理类的字节码文件加载到JVM中                 return defineClass0(loader, proxyName,                         proxyClassFile, 0, proxyClassFile.length);             } catch (ClassFormatError e) {                 throw new IllegalArgumentException(e.toString());             }         }     }

public static byte[] generateProxyClass(final String var0, Class<?>[] var1, int var2) {         ProxyGenerator var3 = new ProxyGenerator(var0, var1, var2);         final byte[] var4 = var3.generateClassFile();         // 是否要将生成代理类的字节码文件保存到磁盘中         if (saveGeneratedFiles) {             // ....         }         return var4;     }

在测试案例中,设置系统属性sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles值为true

 // 保存生成的代理类的字节码文件  System.getProperties().put("sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles", "true");

打开$Proxy0.class文件如下:

// // Source code recreated from a .class file by IntelliJ IDEA // (powered by Fernflower decompiler) //  package com.sun.proxy;  import com.lnjecit.proxy.Subject; 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 Subject {     private static Method m1;     private static Method m3;     private static Method m2;     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 void doSomething() throws  {         try {             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 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", Class.forName("java.lang.Object"));             m3 = Class.forName("com.lnjecit.proxy.Subject").getMethod("doSomething");             m2 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("toString");             m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode");         } catch (NoSuchMethodException var2) {             throw new NoSuchMethodError(var2.getMessage());         } catch (ClassNotFoundException var3) {             throw new NoClassDefFoundError(var3.getMessage());         }     } }

可看到

1、代理类继承了Proxy类并且实现了要代理的接口,由于java不支持多继承,所以JDK动态代理不能代理类

2、重写了equals、hashCode、toString

3、有一个静态代码块,通过反射或者代理类的所有方法

4、通过invoke执行代理类中的目标方法doSomething

参考资料:

1、https://blog.csdn.net/mhmyqn/article/details/48474815

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