JDK动态代理详解

本文主要介绍JDK动态代理的基本原理，让你们更深入的理解JDK Proxy,知其然知其因此然。明白JDK动态代理真正的原理及其生成的过程，咱们之后写JDK Proxy能够不用去查demo，就能够徒手写个完美的Proxy。

下面首先来个简单的Demo,后续的分析过程都依赖这个Demo去介绍，例子采用JDK1.8运行。

JDK Proxy HelloWorld

package com.yao.proxy;

/**

* Created by robin

*/

public interface Helloworld {

void sayHello();

}

package com.yao.proxy;

import com.yao.HelloWorld;

/**

* Created by robin

*/

public class HelloworldImpl implements HelloWorld {

public void sayHello() {

System.out.print("hello world");

}

}

package com.yao.proxy;

import java.lang.reflect.InvocationHandler;

import java.lang.reflect.Method;

/**

* Created by robin

*/

public class MyInvocationHandler implements InvocationHandler{

private Object target;

public MyInvocationHandler(Object target) {

this.target=target;

}

public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {

System.out.println("method :"+ method.getName()+" is invoked!");

return method.invoke(target,args);

}

}

package com.yao.proxy;

import com.yao.HelloWorld;

import java.lang.reflect.Constructor;

import java.lang.reflect.InvocationHandler;

import java.lang.reflect.InvocationTargetException;

import java.lang.reflect.Proxy;

/**

* Created by robin

*/

public class JDKProxyTest {

public static void main(String[]args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {

//这里有两种写法，咱们采用略微复杂的一种写法，这样更有助于你们理解。

Class<?> proxyClass= Proxy.getProxyClass(JDKProxyTest.class.getClassLoader(),HelloWorld.class);

final Constructor<?> cons = proxyClass.getConstructor(InvocationHandler.class);

final InvocationHandler ih = new MyInvocationHandler(new HelloworldImpl());

HelloWorld helloWorld= (HelloWorld)cons.newInstance(ih);

helloWorld.sayHello();

//下面是更简单的一种写法，本质上和上面是同样的

/*

HelloWorld helloWorld=(HelloWorld)Proxy.

newProxyInstance(JDKProxyTest.class.getClassLoader(),

new Class<?>[]{HelloWorld.class},

new MyInvocationHandler(new HelloworldImpl()));

helloWorld.sayHello();

*/

}

}

运行上面的代码，这样一个简单的JDK Proxy就实现了。

代理生成过程

咱们之因此每天叫JDK动态代理，是由于这个代理class是由JDK在运行时动态帮咱们生成。在解释代理生成过程前，咱们先把-Dsun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles=true这个参数加入到JVM 启动参数中，它的做用是帮咱们把JDK动态生成的proxy class 的字节码保存到硬盘中，帮助咱们查看具体生成proxy的内容。我用的Intellij IDEA ,代理class生成后直接放在项目的根目录下的，以具体的包名为目录结构。

代理类生成的过程主要包括两部分：

• 代理类字节码生成
• 把字节码经过传入的类加载器加载到虚拟机中

Proxy类的getProxyClass方法入口：须要传入类加载器和interface

而后调用getProxyClass0方法，里面的注解解释很清楚，若是实现当前接口的代理类存在，直接从缓存中返回，若是不存在，则经过ProxyClassFactory来建立。

这里能够明显看到有对interface接口数量的限制，不能超过65535。其中proxyClassCache具体初始化信息以下：

proxyClassCache = new WeakCache<>(new KeyFactory(), new ProxyClassFactory());

其中建立代理类的具体逻辑是经过ProxyClassFactory的apply方法来建立的。

ProxyClassFactory里的逻辑包括了包名的建立逻辑，调用ProxyGenerator. generateProxyClass生成代理类，把代理类字节码加载到JVM。

• 包名生成逻辑默认是com.sun.proxy，若是被代理类是 non-public proxy interface，则用和被代理类接口同样的包名，类名默认是$Proxy 加上一个自增的整数值。
• 包名类名准备好后，就是经过ProxyGenerator. generateProxyClass根据具体传入的接口建立代理字节码，-Dsun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles=true 这个参数就是在该方法起到做用，若是为true则保存字节码到磁盘。代理类中，全部的代理方法逻辑都同样都是调用invocationHander的invoke方法，这个咱们能够看后面具体代理反编译结果。
• 把字节码经过传入的类加载器加载到JVM中: defineClass0(loader, proxyName,proxyClassFile, 0, proxyClassFile.length);。

private static final class ProxyClassFactory

implements BiFunction<ClassLoader, Class<?>[], Class<?>>

{

// prefix for all proxy class names

private static final String proxyClassNamePrefix = "$Proxy";

// next number to use for generation of unique proxy class names

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) {

/*

* Verify that the class loader resolves the name of this

* interface to the same Class object.

*/

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");

}

/*

* Verify that the Class object actually represents an

* interface.

*/

if (!interfaceClass.isInterface()) {

throw new IllegalArgumentException(

interfaceClass.getName() + " is not an interface");

}

/*

* Verify that this interface is not a duplicate.

*/

if (interfaceSet.put(interfaceClass, Boolean.TRUE) != null) {

throw new IllegalArgumentException(

"repeated interface: " + interfaceClass.getName());

}

}

String proxyPkg = null; // package to define proxy class in

int accessFlags = Modifier.PUBLIC | Modifier.FINAL;

/*

* Record the package of a non-public proxy interface so that the

* proxy class will be defined in the same package. Verify that

* all non-public proxy interfaces are in the same package.

*/

//生成包名和类名逻辑

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) {

// if no non-public proxy interfaces, use com.sun.proxy package

proxyPkg = ReflectUtil.PROXY_PACKAGE + ".";

}

/*

* Choose a name for the proxy class to generate.

*/

long num = nextUniqueNumber.getAndIncrement();

String proxyName = proxyPkg + proxyClassNamePrefix + num;

/*

* Generate the specified proxy class. 生成代理类的字节码

* -Dsun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles=true 在该部起做用

*/

byte[] proxyClassFile = ProxyGenerator.generateProxyClass(

proxyName, interfaces, accessFlags);

try {

//加载到JVM中

return defineClass0(loader, proxyName,

proxyClassFile, 0, proxyClassFile.length);

} catch (ClassFormatError e) {

/*

* A ClassFormatError here means that (barring bugs in the

* proxy class generation code) there was some other

* invalid aspect of the arguments supplied to the proxy

* class creation (such as virtual machine limitations

* exceeded).

*/

throw new IllegalArgumentException(e.toString());

}

}

}

咱们能够根据代理类的字节码进行反编译，能够获得以下结果，其中HelloWorld只有sayHello方法，可是代理类中有四个方法 包括了Object上的三个方法：equals,toString,hashCode。

代理的大概结构包括4部分：

• 静态字段：被代理的接口全部方法都有一个对应的静态方法变量；
• 静态块：主要是经过反射初始化静态方法变量；
• 具体每一个代理方法：逻辑都差很少就是 h.invoke，主要是调用咱们定义好的invocatinoHandler逻辑,触发目标对象target上对应的方法;
• 构造函数：从这里传入咱们InvocationHandler逻辑；

package com.sun.proxy;

import com.yao.HelloWorld;

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 HelloWorld {

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 sayHello() 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", new Class[]{Class.forName("java.lang.Object")});

m3 = Class.forName("com.yao.HelloWorld").getMethod("sayHello", new Class[0]);

m2 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("toString", 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());

}

}

}

常见问题：

• toString() hashCode() equal()方法 调用逻辑：这个三个Object上的方法，若是被调用将和其余接口方法方法处理逻辑同样，都会通过invocationHandler逻辑，从上面的字节码结果就能够明显看出。其余Object上的方法将不会走代理处理逻辑，直接走Proxy继承的Object上方法逻辑。
• interface 含有equals,toString hashCode方法时，和处理普通接口方法同样，都会走invocation handler逻辑，以目标对象重写的逻辑为准去触发方法逻辑；
• interface含有重复的方法签名,以接口传入顺序为准，谁在前面就用谁的方法，代理类中只会保留一个，不会有重复的方法签名；
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