java动态代理的实现以及原理

1.前言

之前对动态代理的技术只是表面上理解，没有形成一个体系，这里总结一下，整个动态代理的实现以及实现原理，以表述的更清楚一些。

2.动态代理的实现应用到的技术

1、动态编译技术，可以使用Java自带的JavaCompiler类，也可以使用CGLIB、ASM等字节码增强技术，Java的动态代理包括Spring的内部实现貌似用的都是这个

2、反射，包括对于类.class和getClass()方法的理解，Method类、Constructor类的理解

3、IO流，主要就是字符输出流FileWriter

4、对于ClassLoader的理解

3.动态代理示例

接口类：

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public interface UserService {      public abstract void add();     public abstract void update(); }

接口实现类：

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public class UserServiceImpl implements UserService {           public void add() {          System.out.println("----- add -----");      }           public void update(){          System.out.println("----- update-----");      } }

代理处理类MyInvocationHandler.java

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import java.lang.reflect.InvocationHandler;  import java.lang.reflect.Method;  import java.lang.reflect.Proxy;      public class MyInvocationHandler implements InvocationHandler {          private Object target;          public MyInvocationHandler(Object target) {          super();          this.target = target;      }          public Object getProxy() {          return Proxy.newProxyInstance(Thread.currentThread()                  .getContextClassLoader(), target.getClass().getInterfaces(),                  this);      }          @Override      public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)              throws Throwable {          System.out.println("----- before -----");          Object result = method.invoke(target, args);          System.out.println("----- after -----");          return result;      }  }

　测试类：

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public class DynamicProxyTest {          public static void main(String[] args) {          UserService userService = new UserServiceImpl();          MyInvocationHandler invocationHandler = new MyInvocationHandler(                  userService);              UserService proxy = (UserService) invocationHandler.getProxy();          proxy.add();         proxy.update();     }  }

　输出：

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----- before ----- ----- add ----- ----- after ----- ----- before ----- ----- update ----- ----- after -----

用起来是很简单，其实这里基本上就是AOP的一个简单实现了，目的是在目标对象的方法执行之前和执行之后进行了增强。

Spring的AOP实现其实也是用了Proxy和InvocationHandler这两个东西的。 

4.动态代理原理

下面我们从jdk实现的源代码的层面分析一下，动态代理产生的整个过程。

上面的程序的入口，便是代理处理类MyInvocationHandler中的getProxy()方法。

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public Object getProxy() {         return Proxy.newProxyInstance(Thread.currentThread()                 .getContextClassLoader(), target.getClass().getInterfaces(),                 this);  }

Proxy.newProxyInstance() 方法，最终将返回一个实现了指定接口的类的实例，

其三个参数分别是：ClassLoader，指定的接口及我们自己定义的InvocationHandler类。我摘几条关键的代码出来，看看这个代理类的实例对象到底是怎么生成的。

4.1 Proxy.newProxyInstance的源码（JDK1.6）：

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public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,                       Class[] interfaces,                       InvocationHandler h)     throws IllegalArgumentException     {     if (h == null) {         throw new NullPointerException();     }       /*      * Look up or generate the designated proxy class.      */        //getProxyClass获得这个代理类         Class cl = getProxyClass0(loader, interfaces); // stack walk magic: do not refactor       /*      * Invoke its constructor with the designated invocation handler.      */     try {             //然后通过c1.getConstructor()拿到构造函数             final Constructor cons = cl.getConstructor(constructorParams);             final InvocationHandler ih = h;             SecurityManager sm = System.getSecurityManager();             if (sm != null && ProxyAccessHelper.needsNewInstanceCheck(cl)) {                 // create proxy instance with doPrivilege as the proxy class may                 // implement non-public interfaces that requires a special permission                 return AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction

4.2 我们再去看getProxyClass0()方法的源码:

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private static Class getProxyClass0(ClassLoader loader, Class... interfaces) {         .........省略一些代码         // 如果目标类实现的接口数大于65535个则抛出异常（我XX）          if (interfaces.length > 65535) {         throw new IllegalArgumentException("interface limit exceeded");     }         //声明代理对象的Class对象     Class proxyClass = null;       String[] interfaceNames = new String[interfaces.length];       Set interfaceSet = new HashSet();         // 遍历目标类所实现的接口      for (int i = 0; i < interfaces.length; i++) {        // 拿到目标类实现的接口的名称          String interfaceName = interfaces[i].getName();         Class interfaceClass = null;         try {                // 加载目标类实现的接口到内存中          interfaceClass = Class.forName(interfaceName, false, loader);         } catch (ClassNotFoundException e) {         }         if (interfaceClass != interfaces[i]) {         throw new IllegalArgumentException(             interfaces[i] + " is not visible from class loader");         }           /*          * JDK里规定了：动态代理 只能针对接口生成代理，不能只针对某一个类生成代理 这也算是一个缺点吧，如果需要对一个类生成代理则可用第三方库          */         if (!interfaceClass.isInterface()) {         throw new IllegalArgumentException(             interfaceClass.getName() + " is not an interface");         }            // 把目标类实现的接口代表的Class对象放到Set中         interfaceSet.add(interfaceClass);           interfaceNames[i] = interfaceName;     }       // 把目标类实现的接口名称作为缓存（Map）中的key      Object key = Arrays.asList(interfaceNames);       Map cache;     synchronized (loaderToCache) {            // 从缓存中获取cache          cache = (Map) loaderToCache.get(loader);         if (cache == null) {                // 如果获取不到，则新建地个HashMap实例          cache = new HashMap();         loaderToCache.put(loader, cache);         }     }       synchronized (cache) {         do {                 //根据接口的名称从缓存中获取对象          Object value = cache.get(key);         if (value instanceof Reference) {             proxyClass = (Class) ((Reference) value).get();         }         if (proxyClass != null) {             // 如果代理对象的Class实例已经存在，则直接返回              return proxyClass;         } else if (value == pendingGenerationMarker) {             // proxy class being generated: wait for it             try {             cache.wait();             } catch (InterruptedException e) {             }             continue;         } else {             cache.put(key, pendingGenerationMarker);             break;         }         } while (true);     } ....................省略代码 try{                // 这里就是动态生成代理对象的最关键的地方:利用ProxyGenerator为我们生成了最终代理类的字节码文件         byte[] proxyClassFile =ProxyGenerator.generateProxyClass(proxyName,Interfaces);         try {                // 根据代理类的字节码生成代理类的实例             proxyClass = defineClass0(loader, proxyName,             proxyClassFile, 0, proxyClassFile.length);         } catch (ClassFormatError e) {             throw new IllegalArgumentException(e.toString());         }         }         proxyClasses.put(proxyClass, null);       } finally {     return proxyClass;     }

4.3 其中ProxyGenerator.generateProxyClass()的方法是最终生成代理类的字节码.

ProxyGenerator是sun.misc包中的类，它没有开源，不过我们可以根据它将生成的代理类的字节码保存在本地上，然后反编译查看生成的代理类。

具体请参照地址：http://blog.csdn.net/mhmyqn/article/details/48474815

4.4 反编译生成的$Proxy0.class代理类文件

下面从网上copy的一个代理类的反编译文件，对比可以看一下：

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package com.sun.proxy;      import com.mikan.proxy.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 m0;    private static Method m2;    //这个就是 上面newInstance()方法中传入的代理实现类MyInvocationHandler，而这个类在代理类中的变量名为this.h   public $Proxy0(InvocationHandler paramInvocationHandler) {      super(paramInvocationHandler);    }        public final boolean equals(Object paramObject) {      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);      }    }    //重点就是这里，代理类的   public final void sayHello(String paramString) {      try {       //见上面构造方法，this.h 就代表MyInvocationHandler类,所以执行的就是我们代理实现类中的invoke方法。       this.h.invoke(this, m3, new Object[] { paramString });        return;      }      catch (Error|RuntimeException localError) {        throw localError;      }      catch (Throwable localThrowable) {        throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);      }    }        public final int hashCode() {      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() {      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.mikan.proxy.HelloWorld").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());      }    }  }

 由此总结一下动态代理实现过程。

1.通过 Proxy.newProxyInstance() 方法，返回一个继承Proxy类，并且最终实现了指定接口的代理类的实例。

在这里分为两个大的步骤:

1. 通过getProxyClass0()方法生成代理类。在这个方法里面,

• ProxyGenerator.generateProxyClass()的方法是最终生成代理类的字节码.
• defineClass0()方法把相应的字节码生成代理类

         2. 调用 newInstance(Constructor cons, InvocationHandler h)方法 创建一个新的代理类实例，创建对象时，传入我们定义好的代理处理类，InvocationHandle类。 

2. 调用新实例的方法，即此例中的add(), update()方法，即原InvocationHandler类中的invoke()方法。

5.动态代理的优点

1、最直观的，类少了很多
2、代理内容也就是InvocationHandler接口的实现类可以复用，可以给A接口用、也可以给B接口用，A接口用了InvocationHandler接口实现类A的代理，不想用了，可以方便地换成InvocationHandler接口实现B的代理
3、最重要的，用了动态代理，就可以在不修改原来代码的基础上，就在原来代码的基础上做操作，这就是AOP即面向切面编程

6.动态代理的缺点

动态代理的缺点，就是前面我们读源代码的时候遇到的。它只能针对接口生成代理，不能只针对某一个类生成代理。

如果需要为某一个单独的类实现一个代理的话，考虑使用CGLIB等第三方字节码（一种字节码增强技术）。

 

参考地址：http://blog.csdn.net/zhangerqing/article/details/42504281/

http://www.cnblogs.com/xrq730/p/4907999.html

http://blog.csdn.net/mhmyqn/article/details/4847481516:23:20

转载: https://www.cnblogs.com/haitaofeiyang/p/7724263.html