java动态代理应用及原理分析

  动态代理是了解很多知名框架都用到的技术,代理又分静态代理和动态代理。

引用《大话设计模式》

  假设我们作为一家工厂需要出售一种商品,该商品需要交给代理商去出售,我们先看静态代理是怎么实现的:

静态代理

商品接口:


package com.example.myapplication;

public interface IGoods {

    void sell();

}

商品:


package com.example.myapplication;

public class GoodsA implements IGoods {

    @Override

    public void sell() {

        System.out.println("出售商品A");

    }

}

商品代理:


package com.example.myapplication;

public class GoodsProxy implements IGoods {

    IGoods iGoods;

    public GoodsProxy(IGoods iGoods) {

        this.iGoods = iGoods;

    }

    @Override

    public void sell() {

        System.out.println("代理出售");

        iGoods.sell();

    }

}

运行:


        GoodsProxy goodsProxy=new GoodsProxy(new GoodsA());

        goodsProxy.sell();

运行结果:


代理出售

出售商品A

  考虑一下,如果需要将售后等也交给代理,就不得不将代理的功能写n遍。

进一步如果有其它产品也要交给代理,那重复的代码就更多了。所以,我们需要用上动态代理技术。

动态代理

  Jdk提供了invocationHandler接口和Proxy类,借助这两个工具可以达到我们想要的效果。


package com.example.myapplication;

import java.lang.reflect.InvocationHandler;

import java.lang.reflect.Method;

import java.lang.reflect.Proxy;

public class ProxyHandler implements InvocationHandler {

    private T targetObject;//被代理的对象

    public  Object newProxyInstance(T targetObject){

        this.targetObject = targetObject;

        //this当前对象,该对象实现了InvocationHandler接口所以有invoke方法,通过invoke方法可以调用被代理对象的方法

        return Proxy.newProxyInstance(targetObject.getClass().getClassLoader(),targetObject.getClass().getInterfaces(),this);

    }

    @Override

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

        System.out.println("商场代理出售");

        return method.invoke(targetObject,args);

    }

}

运行:


        ProxyHandler proxyHandler = new ProxyHandler();

        IGoods IGoods = (IGoods) proxyHandler.newProxyInstance(new GoodsA());

        IGoods.sell();

运行结果:


商场代理出售

出售商品A

动态代理原理分析

  以下部分转自https://www.cnblogs.com/gonjan-blog/p/6685611.html
  上面我们利用Proxy类的newProxyInstance方法创建了一个动态代理对象,查看该方法的源码,发现它只是封装了创建动态代理类的步骤:

public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,
                                          Class[] interfaces,
                                          InvocationHandler h)
        throws IllegalArgumentException
    {
        Objects.requireNonNull(h);

        final Class[] intfs = interfaces.clone();
        final SecurityManager sm = System.getSecurityManager();
        if (sm != null) {
            checkProxyAccess(Reflection.getCallerClass(), loader, intfs);
        }

        /*
         * Look up or generate the designated proxy class.
         */
        Class cl = getProxyClass0(loader, intfs);

        /*
         * Invoke its constructor with the designated invocation handler.
         */
        try {
            if (sm != null) {
                checkNewProxyPermission(Reflection.getCallerClass(), cl);
            }

            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});
        } 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);
        }
    }

  其实,我们最应该关注的是 Class cl = getProxyClass0(loader, intfs);这句,这里产生了代理类,后面代码中的构造器也是通过这里产生的类来获得,可以看出,这个类的产生就是整个动态代理的关键,由于是动态生成的类文件,我这里不具体进入分析如何产生的这个类文件,只需要知道这个类文件时缓存在java虚拟机中的,我们可以通过下面的方法将其打印到文件里面,一睹真容:

        byte[] classFile = ProxyGenerator.generateProxyClass("$Proxy0", Student.class.getInterfaces());
        String path = "G:/javacode/javase/Test/bin/proxy/StuProxy.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");
        }

对这个class文件进行反编译,我们看看jdk为我们生成了什么样的内容:

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
import java.lang.reflect.UndeclaredThrowableException;
import proxy.Person;

public final class $Proxy0 extends Proxy implements Person
{
  private static Method m1;
  private static Method m2;
  private static Method m3;
  private static Method m0;
  
  /**
  *注意这里是生成代理类的构造方法,方法参数为InvocationHandler类型,看到这,是不是就有点明白
  *为何代理对象调用方法都是执行InvocationHandler中的invoke方法,而InvocationHandler又持有一个
  *被代理对象的实例,不禁会想难道是....? 没错,就是你想的那样。
  *
  *super(paramInvocationHandler),是调用父类Proxy的构造方法。
  *父类持有:protected InvocationHandler h;
  *Proxy构造方法:
  *    protected Proxy(InvocationHandler h) {
  *         Objects.requireNonNull(h);
  *         this.h = h;
  *     }
  *
  */
  public $Proxy0(InvocationHandler paramInvocationHandler)
    throws 
  {
    super(paramInvocationHandler);
  }
  
  //这个静态块本来是在最后的,我把它拿到前面来,方便描述
   static
  {
    try
    {
      //看看这儿静态块儿里面有什么,是不是找到了giveMoney方法。请记住giveMoney通过反射得到的名字m3,其他的先不管
      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 = Class.forName("proxy.Person").getMethod("giveMoney", 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());
    }
  }
 
  /**
  * 
  *这里调用代理对象的giveMoney方法,直接就调用了InvocationHandler中的invoke方法,并把m3传了进去。
  *this.h.invoke(this, m3, null);这里简单,明了。
  *来,再想想,代理对象持有一个InvocationHandler对象,InvocationHandler对象持有一个被代理的对象,
  *再联系到InvacationHandler中的invoke方法。嗯,就是这样。
  */
  public final void giveMoney()
    throws 
  {
    try
    {
      this.h.invoke(this, m3, null);
      return;
    }
    catch (Error|RuntimeException localError)
    {
      throw localError;
    }
    catch (Throwable localThrowable)
    {
      throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);
    }
  }

  //注意,这里为了节省篇幅,省去了toString,hashCode、equals方法的内容。原理和giveMoney方法一毛一样。

}

  jdk为我们的生成了一个叫$Proxy0(这个名字后面的0是编号,有多个代理类会一次递增)的代理类,这个类文件时放在内存中的,我们在创建代理对象时,就是通过反射获得这个类的构造方法,然后创建的代理实例。通过对这个生成的代理类源码的查看,我们很容易能看出,动态代理实现的具体过程。

  我们可以对InvocationHandler看做一个中介类,中介类持有一个被代理对象,在invoke方法中调用了被代理对象的相应方法。通过聚合方式持有被代理对象的引用,把外部对invoke的调用最终都转为对被代理对象的调用。

  代理类调用自己方法时,通过自身持有的中介类对象来调用中介类对象的invoke方法,从而达到代理执行被代理对象的方法。也就是说,动态代理通过中介类实现了具体的代理功能。

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