JAVA动态代理源码分析

本文深入解析了Java动态代理的实现原理,包括Proxy.newProxyInstance的源码分析,自动生成的$Proxy0类的源码解读,以及一个简单的动态代理实验。实验中展示了如何创建接口、接口实现类、代理处理器,并通过Proxy动态生成代理对象,调用接口方法时执行代理处理器的invoke方法。动态代理流程图辅助理解整个过程。

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1.Proxy.newProxyInstance源码

Proxy的部分源码:

//Proxy类开始有这样的一个定义
private final static Class[] constructorParams = { InvocationHandler.class };
protected InvocationHandler h;

protected Proxy(InvocationHandler h) {
    // 给Proxy的成员h赋值,$Proxy类实例对象时会调用,使得Proxy父类持有InvocationHandler代理处理器
    this.h = h;
}

public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces, InvocationHandler h) throws IllegalArgumentException {

    // Proxy类的方法getProxyClass,根据传入的接口的Class对象与类加载器创建$proxy0类
    Class cl = getProxyClass(loader, interfaces);

    // 通过反射带参数构造传入h实例化$proxy0,$proxy0类的带参构造内部为super(h),其实就是给Proxy的成员h赋值,并返回此对象
    Constructor cons = cl.getConstructor(constructorParams);
    return (Object) cons.newInstance(new Object[] { h });
}

2.$Proxy0源码

  • 自动生成的$Proxy0源码:

在调用Proxy.newProxyInstance之前,加一句System.getProperties().put(“sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles”, “true”);,就会在项目的根目录生成一个com.sun.proxy.$Proxy0.class,本来这是字节码文件不能直接查看的,但IDEA会自动帮我们反编译class文件

  • 源码介绍:
    0、程序运行时产生一个类 p r o x y 01 、 proxy0 1、 proxy01proxy0类继承自Proxy类,实现了目标对象的父类接口
    2、 p r o x y 0 类 有 多 个 M e t h o d 成 员 变 量 , 它 的 静 态 代 码 块 给 M e t h o d 赋 值 为 我 们 自 己 的 接 口 的 实 现 类 的 对 应 的 M e t h o d 对 象 3 、 proxy0类有多个Method成员变量,它的静态代码块给Method赋值为我们自己的接口的实现类的对应的Method对象 3、 proxy0MethodMethodMethod3proxy0实现接口的方法调用了super.h.invoke(参数),这里的参数包括Method变量
//java的动态代理只能代理接口interface。因为它已经继承了Proxy类,那么可变部分只有implements Subject了,如果同时代理了两个接口,那么这里implements后面会跟两个
public final class $Proxy0 extends Proxy implements Subject {
    private static Method m1;
    private static Method m2;
    private static Method m3;
    private static Method m0;

    public $Proxy0(InvocationHandler var1) throws  {
        // InvocationHandler子类对象通过构造函数里的super(var1);传给了父类(Proxy)的成员变量h
        super(var1);
    }

    public final boolean equals(Object var1) throws  {
        try {
            return (Boolean)super.h.invoke(this, m1, new Object[]{var1});
        } 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);
        }
    }

    // 接口的实现类的方法request
    public final void request() throws  {
        try {
            // 每次调用方法时执行InvocationHandler子类对象的invoker方法
            super.h.invoke(this, m3, (Object[])null);
        } catch (RuntimeException | Error var2) {
            throw var2;
        } catch (Throwable var3) {
            throw new UndeclaredThrowableException(var3);
        }
    }

    public final int hashCode() throws  {
        try {
            return (Integer)super.h.invoke(this, m0, (Object[])null);
        } catch (RuntimeException | Error var2) {
            throw var2;
        } catch (Throwable var3) {
            throw new UndeclaredThrowableException(var3);
        }
    }

    static {
        try {
            m1 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("equals", Class.forName("java.lang.Object"));
            m2 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("toString");
            //m3 = Class.forName("接口的实现类的路径").getMethod("实现类的方法",  new Class[0]); 
            m3 = Class.forName("dynamincProxy.Subject").getMethod("request");
            m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode");
        } catch (NoSuchMethodException var2) {
            throw new NoSuchMethodError(var2.getMessage());
        } catch (ClassNotFoundException var3) {
            throw new NoClassDefFoundError(var3.getMessage());
        }
    }
}

3.实验代码

1、创建接口
2、创建接口实现类
3、创建代理处理器,持有目标对象
4、使用Proxy.newProxyInstance动态生成代理对象,调用接口方法时就会执行代理处理器的invoke方法,该方法会调用真实目标对象的方法(接口方法的实现)

// 接口
public interface Subject {
    public void request();
}

//目标对象
class SubjectImpl implements Subject {

    @Override
    public void request(){
        System.out.println("I am dealing the request.");
    }
}

/**
 * 代理类的调用处理器
 */
class ProxyHandler implements InvocationHandler{
    private Subject subject;
    public ProxyHandler(Subject subject){
        this.subject = subject; // 持有真实的目标对象
    }
    
    // 自动生成的$Proxy0源
    System.getProperties().put("sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles", "true");
    
    /*
    * 此函数在代理对象调用任何一个方法时都会被调用
    * proxy: 代理对象
    * method: 具体哪个方法被调用
    * args: 具体形参
    *
    * */
    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
    	System.out.println(proxy.getClass().getName()); // 输出代理类的名字
    	//定义预处理的工作,当然你也可以根据 method 的不同进行不同的预处理工作
        System.out.println("====before====");
        System.out.println(method);
        Object result = method.invoke(subject, args); // 调用真实的目标对象
        System.out.println("====after====");
        return result;
    }
}
import java.lang.reflect.Proxy;

//动态代理模式
public class DynamicProxyDemo {
    public static void main(String[] args) {
    	//1.创建目标对象
    	Subject realSubject = new SubjectImpl();
    	
    	//2.创建调用处理器对象
    	ProxyHandler handler = new ProxyHandler(realSubject); 
    	
        /*
        * 3.动态生成代理对象
        * proxySubject真实类型com.sun.proxy.$Proxy0
        * proxySubject继承Proxy类,实现Subject接口
        * newProxyInstance的第二个参数,就是指定代理对象的接口
        * */
        Subject proxySubject = 
        		(Subject)Proxy.newProxyInstance
        		  (SubjectImpl.class.getClassLoader(),
                   SubjectImpl.class.getInterfaces(), handler); 

        //4.客户端通过代理对象调用方法
        //本次调用将自动被代理处理器的invoke方法接收
        proxySubject.request();    
        
        System.out.println(proxySubject.getClass().getName());
        System.out.println(proxySubject.getClass().getSuperclass().getName());
    }
}

4.动态代理流程图

在这里插入图片描述

Java动态代理是一种在运行时生成代理类的机制,用于代替手动编写代理类的过程。在Java中,动态代理通常使用JDK自带的Proxy和InvocationHandler接口来实现。 下面是一个简单的动态代理示例: ```java public interface UserService { void save(); } public class UserServiceImpl implements UserService { public void save() { System.out.println("保存用户"); } } public class UserInvocationHandler implements InvocationHandler { private Object target; public UserInvocationHandler(Object target) { this.target = target; } public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable { System.out.println("开始操作"); Object result = method.invoke(target, args); System.out.println("操作完成"); return result; } } public class Main { public static void main(String[] args) { UserService userService = new UserServiceImpl(); UserService proxy = (UserService) Proxy.newProxyInstance(userService.getClass().getClassLoader(), userService.getClass().getInterfaces(), new UserInvocationHandler(userService)); proxy.save(); } } ``` 在这个示例中,我们首先定义了一个UserService接口和一个UserServiceImpl实现类。然后我们定义了一个UserInvocationHandler类,它实现了InvocationHandler接口,该接口中只有一个invoke方法,该方法用于在代理对象上调用方法时执行的代码逻辑。在Main类中,我们通过Proxy.newProxyInstance方法创建了一个代理对象proxy,并将其强制转换为UserService类型。该方法需要三个参数:ClassLoader,该代理对象实现的接口列表和InvocationHandler实例。最后,我们通过代理对象调用了save方法。 下面是动态代理源码分析: 在Proxy.newProxyInstance方法中,我们可以看到它调用了Proxy.getProxyClass方法,该方法用于获取代理类的Class对象。 ```java 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<Void>() { public Void run() { cons.setAccessible(true); return null; } }); } return cons.newInstance(new Object[]{h}); } catch (NoSuchMethodException e) { throw new InternalError(e.toString()); } catch (IllegalAccessException e) { throw new InternalError(e.toString()); } catch (InstantiationException e) { throw new InternalError(e.toString()); } catch (InvocationTargetException e) { Throwable t = e.getCause(); if (t instanceof RuntimeException) { throw (RuntimeException) t; } else { throw new InternalError(t.toString()); } } } ``` 在getProxyClass0方法中,它会先尝试从缓存中获取代理类,如果没有找到则调用ProxyClassFactory的apply方法生成代理类。 ```java 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); } ``` 在ProxyClassFactory的apply方法中,它会使用ASM框架生成代理类的字节码。ASM是一个轻量级的Java字节码操作和分析框架,可以用于动态生成字节码。 ```java public Class<?> apply(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces) { Map<Class<?>, 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 { interfaceClass = Class.forName(intf.getName(), false, loader); } catch (ClassNotFoundException e) { } if (interfaceClass != intf) { throw new IllegalArgumentException( intf + " is not visible from class loader"); } /* * Verify that the interface is a true interface */ if (!interfaceClass.isInterface()) { 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()); } } /* * Choose a name for the proxy class to generate. */ String proxyName = generateProxyName(interfaces); /* * Generate the specified proxy class. */ byte[] proxyClassFile = ProxyGenerator.generateProxyClass( proxyName, interfaces, accessFlags); try { 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()); } } ``` 在ProxyGenerator.generateProxyClass方法中,它使用ASM框架生成代理类的字节码。 ```java public static byte[] generateProxyClass(String var0, Class<?>[] var1, int var2) { return generateProxyClass(var0, var1, null, var2); } public static byte[] generateProxyClass(String var0, Class<?>[] var1, Class<?> var2, int var3) { ProxyGenerator var4 = new ProxyGenerator(var0, var1, var2, var3); byte[] var5 = var4.generateClassFile(); if (DUMP_CLASS) { dumpClass(var0, var5); } return var5; } ``` 在ProxyGenerator的generateClassFile方法中,它使用ASM框架生成代理类的字节码。 ```java public byte[] generateClassFile() { this.createClassInfo(); this.createFieldInfo(); this.createConstructorInfo(); this.createMethodInfo(); this.createAttributeInfo(); return this.classWriter.toByteArray(); } ``` 总体来说,Java动态代理实现的核心在于使用ASM框架生成代理类的字节码。ASM框架提供了一种轻量级的生成和修改Java字节码的方式,可以很方便地生成符合Java规范的字节码。通过动态生成代理类,我们可以省去手动编写代理类的繁琐过程,并且可以使代理类更加灵活和易于维护。
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