JDK动态代理实现原理

JDK动态代理步骤：（只能对实现接口的类进行代理）

     1.创建被代理的接口和类；
     2.创建InvocationHandler接口的实现类，在invoke方法中实现代理逻辑；
     3.通过Proxy的静态方法newProxyInstance( ClassLoader classLoader, Class[] interfaces, InvocationHandler invocationHandler )创建一个代理对象，其中classLoader为被代理类的加载器，interfaces为被代理的接口，invocationHandler 表示步骤二中的InvocationHandler接口的实现类；
     4.对代理对象的使用；

 

 

动态代理Demo：

接口：

package com.spring.aspect;

public interface TestService {

    
    void test();
    
}

实现类

package com.spring.aspect;

public class TestServiceImpl implements TestService {

    @Override
    public void test() {
        System.out.println("test");

    }

}
 

代理：

package com.spring.aspect;

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;

public class TestInvocationHandler implements InvocationHandler{

    //目标对象
    private Object target;
    
    //构造方法
    public TestInvocationHandler(Object target) {
        super();
        this.target = target;

    }
    
    
    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        // TODO Auto-generated method stub
        
        System.out.println("before test");
        
        method.invoke(target,args);
        
        System.out.println("after test");
        return null;
    }
    
    

}
 

测试方法：

package com.spring.aspect;

import java.lang.reflect.Proxy;

public class ProxyTest {

    public static void main(String[] args) {
        // 需要被代理的对象
        TestService tmp =     new TestServiceImpl();
        
        //代理的处理器 
        TestInvocationHandler t = new TestInvocationHandler(tmp);
        //通过Proxy的newProxyInstance方法创建代理对象，
        TestService res = (TestService) Proxy.newProxyInstance(tmp.getClass().getClassLoader(), tmp.getClass().getInterfaces(), t);
        
        res.test();
    }

}

 

 

动态代理源码分析

 

主要是生成代理类的方法：        TestService res = (TestService) Proxy.newProxyInstance(tmp.getClass().getClassLoader(), tmp.getClass().getInterfaces(), t);

 

通过源码获取：

    @CallerSensitive
    public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,
                                          Class[] interfaces,
                                          InvocationHandler h)
        throws IllegalArgumentException
    {

        // 校验h是否为空
        Objects.requireNonNull(h);

        //克隆一个接口

        final Class[] intfs = interfaces.clone();

        //进行一系列安全校验
        final SecurityManager sm = System.getSecurityManager();
        if (sm != null) {
            checkProxyAccess(Reflection.getCallerClass(), loader, intfs);
        }

        /*
         * Look up or generate the designated proxy class.查找或生成指定的代理类。
         */
        Class cl = getProxyClass0(loader, intfs);

        /*
         * Invoke its constructor with the designated invocation handler.通过获取构造函数生成对象
         */
        try {
            if (sm != null) {
                checkNewProxyPermission(Reflection.getCallerClass(), cl);
            }

          //得到代理类对象的构造函数，这个构造函数的参数由constructorParams指定            

//参数constructorParames为常量值：private static final Class[] constructorParams = { InvocationHandler.class };

            final Constructor cons = cl.getConstructor(constructorParams);
            final InvocationHandler ih = h;
            if (!Modifier.isPublic(cl.getModifiers())) {
                AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction() {
                    public Void run() {
                        cons.setAccessible(true);
                        return null;
                    }
                });
            }
            return cons.newInstance(new Object[]{h});//生成代理对象
        } 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);
        }
    }

 

其中getProxyClass0方法如下：

    private static Class getProxyClass0(ClassLoader loader,
                                           Class... interfaces) {
        if (interfaces.length > 65535) {
            throw new IllegalArgumentException("interface limit exceeded");
        }

        // If the proxy class defined by the given loader implementing
        // the given interfaces exists, this will simply return the cached copy;
        // otherwise, it will create the proxy class via the ProxyClassFactory
        return proxyClassCache.get(loader, interfaces);
    }

从一个缓存中获取代理类

对WeakCache了解可知道，通过K,P获取对应的V

具体实现代码如下：

    public V get(K key, P parameter) {
        Objects.requireNonNull(parameter);//判空

        expungeStaleEntries();//缓存清除

        Object cacheKey = CacheKey.valueOf(key, refQueue);//获取一级缓存

        // lazily install the 2nd level valuesMap for the particular cacheKey
        ConcurrentMap> valuesMap = map.get(cacheKey);
        if (valuesMap == null) {
            ConcurrentMap> oldValuesMap
                = map.putIfAbsent(cacheKey,
                                  valuesMap = new ConcurrentHashMap<>());
            if (oldValuesMap != null) {
                valuesMap = oldValuesMap;
            }
        }

        // create subKey and retrieve the possible Supplier stored by that
        // subKey from valuesMap
        Object subKey = Objects.requireNonNull(subKeyFactory.apply(key, parameter));//apply具体方法如下
        Supplier supplier = valuesMap.get(subKey);//通过sub-key得到supplier
        Factory factory = null;

        while (true) {
            if (supplier != null) {//缓存里有supplier ,直接通过get方法返回代理类对象
                // supplier might be a Factory or a CacheValue instance
                V value = supplier.get();
                if (value != null) {
                    return value;
                }
            }
            // else no supplier in cache
            // or a supplier that returned null (could be a cleared CacheValue
            // or a Factory that wasn't successful in installing the CacheValue)

            // lazily construct a Factory
            if (factory == null) {//创建一个Factory对象，把subKey放在Factory对象中
                factory = new Factory(key, parameter, subKey, valuesMap);
            }

            if (supplier == null) {//放入valuesMap，并将factory值赋予supplier
                supplier = valuesMap.putIfAbsent(subKey, factory);
                if (supplier == null) {
                    // successfully installed Factory
                    supplier = factory;
                }
                // else retry with winning supplier
            } else {
                if (valuesMap.replace(subKey, supplier, factory)) {
                    // successfully replaced
                    // cleared CacheEntry / unsuccessful Factory
                    // with our Factory
                    supplier = factory;
                } else {
                    // retry with current supplier
                    supplier = valuesMap.get(subKey);
                }
            }
        }
    }

 

根据加载器和接口，根据接口个数生成对应的sub-key

 

从以上可以得出，具体获取代理类的方法在supplier.get();中实现，并且supplier为代码中的Factory

Factory为weakCache的一个内部类具体get方法如下：

 

 @Override
        public synchronized V get() { // serialize access
            // re-check进行再次校验
            Supplier supplier = valuesMap.get(subKey);
            if (supplier != this) {
                // something changed while we were waiting:
                // might be that we were replaced by a CacheValue
                // or were removed because of failure ->
                // return null to signal WeakCache.get() to retry
                // the loop
                return null;
            }
            // else still us (supplier == this)

            // create new value生成value并返回结果
            V value = null;
            try {
                value = Objects.requireNonNull(valueFactory.apply(key, parameter));
            } finally {
                if (value == null) { // remove us on failure
                    valuesMap.remove(subKey, this);
                }
            }
            // the only path to reach here is with non-null value
            assert value != null;

            // wrap value with CacheValue (WeakReference)
            CacheValue cacheValue = new CacheValue<>(value);

            // put into reverseMap
            reverseMap.put(cacheValue, Boolean.TRUE);

            // try replacing us with CacheValue (this should always succeed)
            if (!valuesMap.replace(subKey, this, cacheValue)) {
                throw new AssertionError("Should not reach here");
            }

            // successfully replaced us with new CacheValue -> return the value
            // wrapped by it
            return value;
        }
    }

 

从上面代码可以知道具体的实现方法就是valueFactory.apply(key, parameter)，这里的valueFactory就是Proxy的静态内部类ProxyClassFactory

具体apply方法如下：

        @Override
        public Class apply(ClassLoader loader, Class[] interfaces) {

            Map, 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 {//加载器和接口生成对应的类，false代表不实例
                    interfaceClass = Class.forName(intf.getName(), false, loader);
                } catch (ClassNotFoundException e) {
                }
                if (interfaceClass != intf) {//进行校验
                    throw new IllegalArgumentException(
                        intf + " is not visible from class loader");
                }
                /*
                 * Verify that the Class object actually represents an
                 * interface.
                 */
                if (!interfaceClass.isInterface()) {//校验是否为接口
                    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记录非公共代理接口的包，以便记录非公共代理接口的包，以便代理类将在同一个包中定义。验证所有非公共代理接口都在同一个包中。

             * proxy class will be defined in the same package.  Verify that
             * all non-public proxy interfaces are in the same package.

 

             */
            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若无代理接口 则用

                proxyPkg = ReflectUtil.PROXY_PACKAGE + ".";
            }

            /*
             * Choose a name for the proxy class to generate.
             */
            long num = nextUniqueNumber.getAndIncrement();
            String proxyName = proxyPkg + proxyClassNamePrefix + num;//获取代理名com.sun.proxy.$Proxy0 当num为0时

            /*
             * Generate the specified proxy class. 生成代理类的class文件
             */
            byte[] proxyClassFile = ProxyGenerator.generateProxyClass(
                proxyName, interfaces, accessFlags);
            try {

            //返回代理对象
                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());
            }
        }

 

那么生成的class文件是怎么样的呢?

package com.sun.proxy;

import com.spring.aspect.TestService ;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
import java.lang.reflect.UndeclaredThrowableException;

//继承了Proxy类，实现了TestService 接口
public final class $Proxy0 extends Proxy implements TestService {
  private static Method m1;//TestSetvice中的方法
  private static Method m2;
  private static Method m3;
  private static Method m0;
  
  //构造方法，直接调用了父类，也就是Proxy的构造方法，参数paramInvocationHandler就是我们的TestInvocationHandler实例化对象handler
  public $Proxy0(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);
    }
  }
  
  //实现了test
  public final void test()
    throws {
    try
    {
      // 这里的h就是我们的TestInvocationHandler实例化对象handler，原因在下方解释。
      // 这里直接调用了TestInvocationHandler的invoke方法    实现aop
      this.h.invoke(this, m3, null);
      return;
    }
    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);
    }
  }

  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);
    }
  }
  
  //静态代码块，做初始化操作
  static
  {
    try
    {
      m1 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("equals", new Class[] { Class.forName("java.lang.Object") });
      //通过反射，获取sayGoodBye方法对象实例
      m3 = Class.forName("com.spring.aspect.TestService").getMethod("test", null);
      m2 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("toString", new Class[0]);
      m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode", new Class[0]);
      return;
    }
    catch (NoSuchMethodException localNoSuchMethodException)
    {
      throw new NoSuchMethodError(localNoSuchMethodException.getMessage());
    }
    catch (ClassNotFoundException localClassNotFoundException)
    {
      throw new NoClassDefFoundError(localClassNotFoundException.getMessage());
    }
  }
}

 

故代理类调用了test方法后就是调用了

即调用了自定义invocationHandler中的invoke方法

其中m3方法就是通过反射获取的

 

故以上就是jdk动态代理的实现原理