JDK动态代理的底层实现原理
JDK动态代理的底层实现原理
动态代理是许多框架底层实现的基础，比如Spirng的AOP等，其实弄清楚了动态代理的实现原理，它就没那么神奇了，下面就来通过案例和分析JDK底层源码来揭秘她的神秘面纱，让她一丝不挂地呈现在我们面前，邪恶了。。。
代理模式定义
存在一个代理对象，并且这个代理对象持有真实对象的引用，以实现对真实对象的访问控制。
举个例子，现在公司一般都有V**，使我们在家也能访问到公司的内网（比如连接公司的数据库等），实现居家办公。这里V**相当于一个代理，而公司内网相当于被代理对象，也就是真实对象。我们不能直接访问公司内网（真实对象），但是我们通过V**（代理对象），输入身份信息，确认无误后就可以访问到公司内网。这就是代理模式的作用----控制对象的访问。
代理模式的分类
静态代理
该代理对象持有被代理对象的引用，客户端通过调用代理对象的方法间接实现调用真实对象的方法。代理对象可以在调用真实对象的方法前面加入一些操作：比如身份验证，如果身份验证没有通过，则不能访问真实对象的方法，否则可以调用真实对象的方法；也可以在调用真实对象方法后，加入一些操作，比如记录访问日志。
真实对象接口，提供两个服务方法
/**
*
* People 真实对象的接口包含两个方法
*
* @author: tanggao
* @date：：2017-9-27 下午3:57:20
* @version 1.0
*/
public interface People {
voidsayHello(String msg);
voidsayBye(String msg);
}
真实对象接口的具体实现
/**
*
*Student
* 真实对象接口的实现
*@author: tanggao
*@date：：2017-9-27 下午3:58:05
*@version 1.0
*/
public class Student implements People {
@Override
public void sayHello(String msg) {
System.out.println("Hello "+msg);
}
@Override
public void sayBye(String msg) {
System.out.println("ByeBye "+msg);
}
}
代理对象：
/**
*
*StaticProxy
* 代理对象，控制对真实对象的访问控制
*@author: tanggao
*@date：：2017-9-27 下午4:01:03
*@version 1.0
*/
public class StaticProxy implements People {
//真实对象，客户端不能直接访问
private Peoplepeople;
publicStaticProxy(){
this.people=new Student();
}
@Override
public void sayHello(String msg) {
booleanfriendFlag=true;
if(friendFlag){
people.sayHello(msg);
}
System.out.println("记录访问日志");
}
@Override
public void sayBye(String msg) {
booleanfriendFlag=true;
if(friendFlag){
people.sayBye(msg);
}
System.out.println("记录访问日志");
}
}
客户端调用及结果：
上面就是静态代理的一个实现，通过静态代理，实现了访问控制，但是在每个真实对象方法之前都加入了访问控制代码来验证权限。如果有很多个方法，则要在每个方法调用前都加入验证权限的代码，这样非常的不灵活且有大量的重复代码，即使把验证权限抽象出来做过方法或者类，但是还是得在每个方法前加一段调用权限验证的代码，比如，一个客户端只用其中的一个方法，但是代理中两个方法都要加入权限控制，要满足其他客户端的调用需求，上面接口中只有两个方法还好，但是如果有上百个方法那岂不是很臃肿。那么有什么办法解决了，那就是动态代理
动态代理
动态的生成代理类，而不用像静态代理一样，在编译期间进行定义类。动态代理更加灵活，不用显示的在所有方法前面或者后面加入权限验证、记录日志等操作。
动态代理的实现如下:
其中真实对象接口和它的实现跟静态代理是一样的。
不同的是代理类的创建，静态代理是直接新增一个代理类，而动态代理则不是。动态代理是通过JDK的Proxy和一个调用处理器InvocationHandler来实现的，通过Proxy来生成代理类实例，而这个代理实例通过调用处理器InvocationHandler接收不同的参数灵活调用真实对象的方法。
所以我们需要做的是创建调用处理器，该调用处理器必须实现JDK的InvocationHandler
/**
*
*DynamicProxyHandler
* 调用处理器 实现动态代理必不可少的组件
*@author: tanggao
*@date： ：2017-9-27 下午5:08:49
*@version 1.0
*/
public class DynamicProxyHandler implements InvocationHandler {
private People target;
public DynamicProxyHandler(){
this.target=new Student();//实例化一个真实对象
}
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
throws Throwable {
boolean friendFlag=true;
Object o=null;
if(friendFlag){ //权限验证通过 所有方法的权限验证只需要在这里加代码就行了
o = method.invoke(target, args);
}
System.out.println("记录访问日志");
return o;
}
/**
*
* 通过Proxy动态生成一个代理实例
*@return
*@author:tanggao
*@date:2017-9-27 下午4:57:07
*return:Object
*/
public Object getProxy(){
/*
* Proxy.newProxyInstance(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces, InvocationHandler h)
* 方法的第一个参数的作用就是 获取当前类的类加载器,作用是用来生成类的
* 第二个参数是获取真实对象的所有接口 获取所有接口的目的是用来生成代理的,因为代理要实现所有的接口
* 第三个参数是 调用处理器 这里传入调用处理器，是因为生成代理实例需要 调用处理器 为什么需要调用处理器，因为生成的代理不能直接调用真实对象的方法,
* 而是通过调用处理器来调用真实对象的方法，具体就是通过上面定义的DynamicProxyHandler重写父类InvocationHandler的invoke方法
*/
return Proxy.newProxyInstance(this.getClass().getClassLoader(), target.getClass().getInterfaces(), this );
}
}
代码解释：
方法：Proxy.newProxyInstance(ClassLoader loader,Class<?>[] interfaces, InvocationHandler h)
方法的第一个参数ClassLoader是类加载器,作用是用来生成类的
第二个参数interfaces是获取真实对象的所有接口，获取所有接口的目的是用来生成代理的,因为代理要实现所有的接口
第三个参数InvocationHandler是调用处理器,这里传入调用处理器，是因为生成代理实例需要调用处理器,至于为什么需要调用处理器，是因为生成的代理不能直接调用真实对象的方法,而是通过调用处理器来调用真实对象的方法，具体就是上面DynamicProxyHandler重写父类的InvocationHandler的invoke方法来调用真实对象的方法。为什么是这样，后面再分析，先来看客户端怎么调用
这样则实现了动态代理，客户端调用代理不同的方法，都实现了对真实对象的间接调用，并且经过了代理对象的权限验证。但是我们只在一个地方加入了权限验证的代码，并没有在每个方法前面都加入，这样更加灵活和优雅。但是我们重头到尾都没有看到像静态代理类那样的一个动态代理类，那么JDK的Proxy是怎么得到动态代理类的实例的呢？真的不建立一个类，就能获取该类的实例吗？
这是不可能的，Java中必须要有类，才会有该类的实例。其实不是没有代理类，而是JDK在运行期间帮我们生成了一个代理类的字节码，通过类加载器加载这个字节码，然后执行引擎进行一系列处理后生成代理类，再进行实例化。
下面就来看JDK是怎么生成代理类并且实例化的:
核心代码就是：
Proxy.newProxyInstance(this.getClass().getClassLoader(),target.getClass().getInterfaces(),this );
看看JDK的底层实现：
贴出代码，去掉了异常和判断
public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,
Class<?>[] interfaces,
InvocationHandler h)
throws IllegalArgumentException
{
Class<?> cl = getProxyClass(loader, interfaces);
// Class[] constructorParams =
{ InvocationHandler.class };
Constructor cons = cl.getConstructor(constructorParams);
return cons.newInstance(new Object[] { h });
}
通过源码可以知道，生成代理类是通过如下方法实现的：
Class<?> cl =getProxyClass(loader, interfaces);
再追踪一下，这个方法里面内容很多，但是最关键的就是下面这个方法：
byte[] proxyClassFile = ProxyGenerator.generateProxyClass(
proxyName, interfaces);
通过这个方法就生成了代理类的字节码，只不过调用完就不存在了。所以我们看不到它的源码。
我们也可以模拟生成代理类，看看生成的动态代理类到底是个什么东西
通过如下类就可以生成代理类的字节码
/**
*
*GenerateDynamic
* 生成代理类字节码的类
*@author: tanggao
*@date： ：2017-9-27 下午5:36:54
*@version 1.0
*/
public class GenerateDynamic {
public static void main(String[] args) {
/* People p = new Student();
DynamicProxyHandler handler = new DynamicProxyHandler();
People proxy = (People) Proxy.newProxyInstance(handler.getClass()
.getClassLoader(), p.getClass().getInterfaces(), handler);
proxy.sayBye("tanggao");*/
createProxyClassFile();
}
private static void createProxyClassFile() {
String name = "ProxySubject";
byte[] data = ProxyGenerator.generateProxyClass(name,
new Class[] { People.class });
FileOutputStream out = null;
try {
out = new FileOutputStream(name + ".class");
System.out.println((new File("hello")).getAbsolutePath());
out.write(data);
} catch (FileNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
finally {
if (null != out)
try {
out.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
用反编译工具查看一下生成的字节码，先上代码，后面再分析：
import com.dynamic.test.People;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
import java.lang.reflect.UndeclaredThrowableException;
public final class ProxySubject extends Proxy
implements People
{
private static Method m1;
private static Method m3;
private static Method m4;
private static Method m0;
private static Method m2;
public ProxySubject(InvocationHandler paramInvocationHandler)
throws
{
super(paramInvocationHandler);
}
public final boolean equals(Object paramObject)
throws
{
try
{
return ((Boolean)this.h.invoke(this, m1, new Object[] { paramObject })).booleanValue();
}
catch (Error|RuntimeException localError)
{
throw localError;
}
catch (Throwable localThrowable)
{
throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);
}
}
public final void sayBye(String paramString)
throws
{
try
{
this.h.invoke(this, m3, new Object[] { paramString });
return;
}
catch (Error|RuntimeException localError)
{
throw localError;
}
catch (Throwable localThrowable)
{
throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);
}
}
public final void sayHello(String paramString)
throws
{
try
{
this.h.invoke(this, m4, new Object[] { paramString });
return;
}
catch (Error|RuntimeException localError)
{
throw localError;
}
catch (Throwable localThrowable)
{
throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);
}
}
public final int hashCode()
throws
{
try
{
return ((Integer)this.h.invoke(this, m0, null)).intValue();
}
catch (Error|RuntimeException localError)
{
throw localError;
}
catch (Throwable localThrowable)
{
throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);
}
}
public final String toString()
throws
{
try
{
return (String)this.h.invoke(this, m2, null);
}
catch (Error|RuntimeException localError)
{
throw localError;
}
catch (Throwable localThrowable)
{
throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);
}
}
static
{
try
{
m1 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("equals", new Class[] { Class.forName("java.lang.Object") });
m3 = Class.forName("com.dynamic.test.People").getMethod("sayBye", new Class[] { Class.forName("java.lang.String") });
m4 = Class.forName("com.dynamic.test.People").getMethod("sayHello", new Class[] { Class.forName("java.lang.String") });
m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode", new Class[0]);
m2 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("toString", new Class[0]);
return;
}
catch (NoSuchMethodException localNoSuchMethodException)
{
throw new NoSuchMethodError(localNoSuchMethodException.getMessage());
}
catch (ClassNotFoundException localClassNotFoundException)
{
throw new NoClassDefFoundError(localClassNotFoundException.getMessage());
}
}
}
分析过程直接看图：
所以可以看到生成的动态代理类其实跟静态代理类还是有区别的，静态代理是我们直接控制真实对象的方法调用，而动态代理是通过调用处理器的invoke方法来调用真实对象的方法，而这个invoke方法就是我们自己覆写的方法
可以看出是通过反射实现的，通过传入的不同的方法对象和参数来调用真实对象的不同方法。刚开始我和网上很多人一样都有一个疑问，对于invoke方法发参数，Method和args在我们覆写的invoke方法中都有用到，但是对于第一个参数，代理对象proxy没有用，所以不知道这个东西调用处理器传给我们有什么用，最后通过谷歌和百度搜索发现，网上也有人和我有一样的疑问
这是原文的链接：http://stackoverflow.com/questions/22930195/understanding-proxy-arguments-of-the-invoke-method-of-java-lang-reflect-invoca
原文对这个参数的解释是：
1.可以使用反射获取代理对象的信息（也就是proxy.getClass().getName()）。
2.可以将代理对象返回以进行连续调用，这就是proxy存在的目的。因为this并不是代理对象，
下面是给出的例子
public interface Account {
public Account deposit (double value);
public double getBalance ();
}
实现类
public class ExampleInvocationHandler implements InvocationHandler {
private double balance;
@Override
public Object invoke (Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
// simplified method checks, would need to check the parameter count and types too
if ("deposit".equals(method.getName())) {
Double value = (Double) args[0];
System.out.println("deposit: " + value);
balance += value;
return proxy; // here we use the proxy to return 'this'
}
if ("getBalance".equals(method.getName())) {
return balance;
}
return null;
}
}
测试调用
public class Test {
/**
* description:
*
* @param args
* @author:tanggao
* @date:2017-9-28 下午2:42:00 return:void
*/
public static void main(String[] args) {
Account account = (Account) Proxy.newProxyInstance(Account.class
.getClassLoader(), new Class[] { Account.class,
Serializable.class }, new ExampleInvocationHandler());
// method chaining for the win!
account.deposit(5000).deposit(4000).deposit(-2500);
System.out.println("Balance: " + account.getBalance());
}
}
我们看到如果返回proxy的话可以对该代理对象进行连续调用
那为什么不返回this，而是返回proxy对象呢？
因为this对象的类型是ExampleInvocationHandler，而不是代理类$Proxy0