深入理解JDK动态代理

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2021年4月25日12:55:41
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代理模式的目的是在不修改原有类方法设计的基础上,对方法行为进行增强。在方法的前后你可以做你任何想做的事情(甚至不去执行这个方法就可以)。Proxy是真正的代理类,SimpleProvider是被代理类,ProviderHandler是执行方法增强的执行者。可能这个地方大家都会疑惑,生成的Proxy对象是怎样调用执行者的invoke函数的。三个参数,第一个是Proxy对象,第二个是getData方法对象,第三个是参数。

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深入理解JDK动态代理

三太子敖丙

以下文章来源于安琪拉的博客,作者安琪拉的博客

深入理解JDK动态代理

安琪拉的博客

喜欢蹲草的纯粹技术人,用心分享一些互联网的技术

代理模式的目的是在不修改原有类方法设计的基础上,对方法行为进行增强。

为了好理解,举个实际场景,我们业务场景中经常有限流的需求,常规操作是在需要限流的接口代码前加入调用次数判断的代码,但是这样每个需要限流的方法都需要加,工作量大不说,一方面不好维护,不能很清晰的知道每个接口限流值,另一方面,限流代码和业务代码堆叠在一起,也影响代码阅读。解法是做一套统一限流,一般好点的会有专门的接口限流平台,配置对应的接口名,设置限流值,直接就可以限流,实现方式就可以用动态代理。不修改原接口的实现,对接口进行增强。

动态代理的优势是实现无侵入式的代码扩展,做方法的增强;让你可以在不用修改源码的情况下,增强一些方法;在方法的前后你可以做你任何想做的事情(甚至不去执行这个方法就可以)。

静态代理

既然有动态,那一定有静态,说下区别吧,

静态:最大的区别是静态是编译期就决定了,在程序运行之前,代理类的.class文件已经存在了。被代理类是什么,代理类实现方式。

举个栗子:

我现在有个接口,是把Json字符串解析成Object 对象,接口如下:

public interface IProvider {     Object getData(String json);  }

接口的实现类如下:

public class SimpleProvider implements IProvider {    @Override    public Object getData(String json) {        //解析json 拿到数据        return parseJson(json);    }

那现在有个需求,需要对 getData 方法做限流,指定用静态代理的方式。

需要很简单,我就直接贴了:

public class ProviderProxy implements IProvider{    //持有一个被代理对象的引用(在这里是SimpleProvider)    IProvider iProvider;    public StaticProviderProxy(IProvider iProvider){        this.iProvider = iProvider;    }    @Override    public Object getData(String json) {        //做限流检查        if(callSpeed > flowLimt) {          //流量超限           throw FlowLimitException();        }        Object object = iProvider.getData(json);        return object;    }}//main public static void main(String[] args) {  IProvider provider = new ProviderProxy(new SimpleProvider());    provider.getData("{\"data\":{}}");}

这就是静态代理,代理类(ProviderProxy)实现和需要做方法增强的被代理类(SimpleProvider)实现同一个接口(IProvider),方法具体实现上做增强,这里是限流检查。

动态代理

Java 动态代理

  • 动态代理类:在程序运行时,通过反射机制动态生成。

  • 动态代理类通常代理接口下的所有类。静态一般指定某个类代理。

  • 动态代理事先不知道要代理的是什么,只有在运行的时候才能确定。静态是编译期确定的。

还是以IProvider 接口为例,同样是要对 SimpleProvider 做增强,如下:

public class ProviderHandler implements InvocationHandler {    Object target;    public Object bind(Object target){        this.target = target;        //这里生成了代理对象        return Proxy.newProxyInstance(target.getClass().getClassLoader(),                target.getClass().getInterfaces(), this);    }    @Override    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {        //限流        flowLimit(args);        Object obj = method.invoke(target, args);        //打印日志        logger.info("print log...");        return obj;    }}//mainpublic static void main(String[] args) {   ProviderHandler providerHandler = new ProviderHandler();   IProvider iProvider = (IProvider) providerHandler.bind(new SimpleProvider());   iProvider.getData("weibo.data");}

这里有三个对象:

  1. SimpleProvider 对象 , 我们称之为被代理对象

  2. ProviderHandler 对象,我们称之为执行者对象

  3. Proxy对象 (通过在ProviderHandler bind方法中使用Proxy.newProxyInstance生成的对象) 我们称之为代理对象

这三个对象是什么关系呢?

Proxy是真正的代理类,SimpleProvider是被代理类,ProviderHandler是执行方法增强的执行者。

我们是为了增强SimpleProvider (被代理对象)的getData方法,就Proxy对象来代理被代理对象的执行,Proxy不亲自来做这件事,而是交给执行者对象ProviderHandler 来实现增加的目录,执行调用前的限流校验。

实际怎么实现的呢?

newProxyInstance源码

public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,                                          Class<?>[] interfaces,                                          InvocationHandler h)        throws IllegalArgumentException    {        //对 Invocationhandler做判空处理        Objects.requireNonNull(h);        //复制[IProvider接口]        final Class<?>[] intfs = interfaces.clone();       //根据IProvider的类加载器IProvider接口生成了Proxy类,关键:根据类加载器和接口对象在JVM缓存中生成一个类对象        Class<?> cl = getProxyClass0(loader, intfs);        //获取构造器        final Constructor<?> cons = cl.getConstructor(constructorParams);        //保存InvocationHandler的引用        final InvocationHandler ih = h;        //通过构造器实例化Proxy代理对象        return cons.newInstance(new Object[]{h});    }

代码注释写的很清晰。

可能这个地方大家都会疑惑,生成的Proxy对象是怎样调用执行者的invoke函数的。

这个地方通过这段代码将Proxy0的class字节码输出到文件。

byte[] classFile = ProxyGenerator.generateProxyClass("$Proxy0", WeiboProvider.class.getInterfaces());String path = "C:**/IdeaProjects/study/out/production/study/SimpleProxy.class";try(FileOutputStream fos = new FileOutputStream(path)) {    fos.write(classFile);    fos.flush();    System.out.println("代理类class文件写入成功");   } catch (Exception e) {     System.out.println("写文件错误"); }

反编译Proxy0如下:

//Proxy0 是动态生成的类,继承自Proxy,实现了IProvider接口public final class $Proxy0 extends Proxy implements IProvider {    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 String getData(String var1) throws  {        try {            //m3就是IProvider 接口的getData方法             //super.h 是父类java.lang.reflect.Proxy的属性 InvocationHandler            return (String)super.h.invoke(this, m3, new Object[]{var1});        } catch (RuntimeException | Error var3) {            throw var3;        } catch (Throwable var4) {            throw new UndeclaredThrowableException(var4);        }    }    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就是IProvider 接口的getData方法            m3 = Class.forName("aop.IProvider").getMethod("getData", new Class[]{Class.forName("java.lang.String")});            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());        }    }}

重点在 return (String)super.h.invoke(this, m3, new Object[]{var1});代码。

$Proxy0继承Proxy类,实现了IProvider接口,所以也有getData()函数,而getData函数调用的是执行者InvocationHandler的invoke方法,m3是通过反射拿到的Method对象,所以看getData调用invoke传递的。三个参数,第一个是Proxy对象,第二个是getData方法对象,第三个是参数。

总结一下:

  • 动态代理的本质就是,生成一个继承自Proxy,实现被代理接口(IProvider)的类 - Proxy0。

  • Proxy0 持有InvocationHandler实例,InvocationHandler 持有SimpleProvider实例。Proxy0调用接口 getData方法时,先传递给InvocationHandler,InvocationHandler再传递给SimpleProvider实例。

动态代理实际上就是帮我们在JVM内存中直接重新生成了代理类class和对应类对象,然后通过执行者InvocationHandler调用被代理对象SimpleProvider。

Spring AOP中的代理

Spring代理其实是对JDK动态代理和CGLIB代理进行了封装,并且引入了AOP的概念,同时引入了AspectJ中的一些注解:@pointCut @After 等。

public AopProxy createAopProxy(AdvisedSupport config) throws AopConfigException {           if (config.isOptimize() || config.isProxyTargetClass() || hasNoUserSuppliedProxyInterfaces(config)) {   Class<?> targetClass = config.getTargetClass();   if (targetClass == null) {    throw new AopConfigException("TargetSource cannot determine target class: " +      "Either an interface or a target is required for proxy creation.");   }      // 如果是接口,使用jdk代理    if (targetClass.isInterface() || Proxy.isProxyClass(targetClass)) {    return new JdkDynamicAopProxy(config);   }      //否则使用cglib   return new ObjenesisCglibAopProxy(config);  }  else {   return new JdkDynamicAopProxy(config);  } }

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