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：
public interface UserService {
public abstract void add();
public abstract void update();
}
接口实现类：
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
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：
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：
----- 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。
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）：
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<Object>() {
public Object run() {
//通过cons.newInstance返回这个新的代理类的一个实例，注意：调用newInstance的时候，传入的参数为h，即我们自己定义好的InvocationHandler类
return newInstance(cons, ih);
}
});
} else {
return newInstance(cons, ih);
}
} catch (NoSuchMethodException e) {
throw new InternalError(e.toString());
}
}
4.2 我们再去看getProxyClass0()方法的源码:
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：
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:
- 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
