jdk动态代理源码分析之自定义实现

本文通过买房子的例子,详细解析了如何自定义实现JDK动态代理的过程。包括定义FtInvocationHandler接口、使用FtProxy类模拟Proxy.newProxyInstance方法生成代理类,以及自定义类加载器等步骤。

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疑问

在jdk动态代理中,还是以买房子举例:张三需要买房子,然后房产中介帮助张三找好的房源,但是实际上真正搜索到房源的是电脑,然后电脑返回一系列房源信息。我们可以这么去理解,电脑是我们新生成的代理类,那么它到底是如何一步一步演变而来的呢?
我们要怎么查看动态代理类?

   try {//直接用流从jvm内存中写出来
            byte[] bytes=ProxyGenerator.generateProxyClass("$Proxy0",new Class[]{Person.class});
            FileOutputStream fos=new FileOutputStream("D://$Proxy0.class");
            fos.write(bytes);
            fos.close();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

这时候,D盘就出现了这个代理的文件,我们可以直接放入IDEA里查看。下面我们就来重点分析下这个$Proxy0.class的产生过程。

自定义动态代理

1.在买房子案例中,房产中介有实现InvocationHandler接口,这里我们直接自定义一个这样的接口,取名为FtInvocationHandler。

public interface FtInvocationHandler {
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable;
}

2.在jdk中会执行Proxy.newProxyInstance生成代理类,这里我也不用Proxy,而是用自己定义的FtProxy。

/**
 * 模仿jdk的Proxy
 * 1.根据目标类提供的接口,动态的去拼接一个代理类,组成一个字符串
 * 2.在类路径下创建一个$Proxy0.java文件,并将字符串写入到$Proxy0.java文件中
 * 3.调用java的编译器,将$Proxy0.java转为$Proxy0.class
 * 4.将编译生成的$Proxy0.class文件加载到jvm中去执行,最终返回一个动态代理实例
 * 5.动态代理实例调用接口的方法,实际上就是调用房产中介中的invoke方法,然后invoke里面执行穿插逻辑,反射调用目标类的真实方法,这样就达到了动态代理的目的
 */
public class FtProxy {
    //定义换行符,后面拼接java文件,每拼完一行都需要换行
    private static final String ln="\r\n";
    //模仿jdk中的newProxyInstance方法
    public static Object newProxyInstance(FtClassLoader classLoader,Class<?>[] interfaces,FtInvocationHandler h){
        try {
            //1.动态生成代理类源代码的字符串形式
            String src=generateSrc(interfaces);

            //2.java文件输出磁盘,先拿到FtProxy的类路径
            String fileP=FtProxy.class.getResource("").getPath();
            //输出下类路径
            System.out.println(fileP);
            //在类路径下创建一个$Proxy0.java的文件,并将代理类源代码写入到该文件中
            File file=new File(fileP +"$Proxy0.java");
            FileWriter fw=new FileWriter(file);
            fw.write(src);
            fw.flush();
            fw.close();

            //3.调用java编译器把生成的.java文件编译成.class文件
            JavaCompiler javaCompiler= ToolProvider.getSystemJavaCompiler();
            StandardJavaFileManager manager=javaCompiler.getStandardFileManager(null,null,null);
            Iterable iterable=manager.getJavaFileObjects(file);
            JavaCompiler.CompilationTask task=javaCompiler.getTask(null,manager,null,null,null,iterable);
            task.call();
            manager.close();

            //4.把编译生成的.class加载到jvm中
            Class proxyClass=classLoader.findClass("$Proxy0");
            Constructor c=proxyClass.getConstructor(FtInvocationHandler.class);
            //默默删除动态生成的.java
            file.delete();
            //5.返回字节码重组以后的新的代理对象
            return c.newInstance(h);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }

    //该方法用来拼接动态代理类,相当于代理类的代码我们自己手动用字符串去拼接
    private static String generateSrc(Class<?>[] interfaces){
        //用StringBuffer拼java代码
        StringBuffer sb=new StringBuffer();
        //拼包名
        sb.append("package com.taofut.sjms.proxy.custom;" +ln);
        //拼导入得包
        sb.append("import com.taofut.sjms.proxy.jdk1.Person;" +ln);
        sb.append("import java.lang.reflect.Method;" +ln);

        //拼代理类名
        sb.append("public class $Proxy0 implements "+interfaces[0].getName() +"{" +ln);
            //定义属性FtInvocationHandler h
            sb.append("FtInvocationHandler h;" +ln);
            //构造方法
            sb.append("public $Proxy0(FtInvocationHandler h){" +ln);
                sb.append("this.h = h;" +ln);
            sb.append("}" +ln);

            //拼实现接口的方法
            for(Method m:interfaces[0].getMethods()){
                sb.append("public "+m.getReturnType().getName()+ " " +m.getName() +"(){" +ln);
                    sb.append("try{" +ln);
                        sb.append("Method m="+interfaces[0].getName()+".class.getMethod(\""+m.getName()+"\",new Class[]{});" +ln);
                        sb.append("this.h.invoke(this,m,null);" +ln);
                    sb.append("}catch(Throwable e){" +ln);
                        sb.append("e.printStackTrace();" +ln);
                    sb.append("}" +ln);
                sb.append("}");
            }

        sb.append("}" +ln);
        //最终返回一个代理类的源代码的字符串形式
        return sb.toString();
    }
}

3.自定义类加载器:

/**
 * 手写一个类加载器
 */
public class FtClassLoader extends ClassLoader{
    //定义类路劲下的文件
    private File classPathFile;

    public FtClassLoader(){
    //获得类路径
        String classPath=FtClassLoader.class.getResource("").getPath();
        this.classPathFile=new File(classPath);
    }

    //1. 把$Proxy0.class文件转换为byte数组进行加载,最终得到类型为$Proxy0的Class对象
    //2.Class反射调用构造方法,得到一个$Proxy0的实例,这个实例就是代理对象
    @Override
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        //类名
        String className=FtClassLoader.class.getPackage().getName()+"."+name;
        if(classPathFile != null){
            //将传进来的类名$Proxy0转换成类路径下的$Proxy0.class文件
            File classFile=new File(classPathFile,name.replaceAll("\\.","/")+".class");
            if(classFile.exists()){
                //如果$Proxy0.class文件存在,将$Proxy0.class文件转换成字节码数组
                FileInputStream fis=null;
                ByteArrayOutputStream bos=null;
                try {
                    fis=new FileInputStream(classFile);
                    bos=new ByteArrayOutputStream();
                    byte[] bytes=new byte[1024];
                    int len;
                    while ((len=fis.read(bytes)) != -1){
                        bos.write(bytes,0,len);
                    }
                    //得到一个Class对象
                    return defineClass(className,bos.toByteArray(),0,bos.size());
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }finally {
                    try {
                        if(null != fis){
                            fis.close();
                        }
                        if(null != bos){
                            bos.close();
                        }
                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }
        return null;
    }
}

测试

1.首先人的统称:

public interface Person {
    public void buyHouse();
}

2.有个叫张三的人,他要买房子:

public class ZhangSan implements Person {
    @Override
    public void buyHouse() {
        System.out.println("我是张三:我要买一个120平的房子");
    }
}

3.自定义的.房产中介出来了,实现了自定义的FtInvocationHandler 接口:

public class CustomHouseAgency implements FtInvocationHandler {
    private ZhangSan zhangSan;
    public CustomHouseAgency(ZhangSan zhangSan) {
        this.zhangSan = zhangSan;
    }
    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        System.out.println("我是自定义中介:麻烦张三提供房源要求给我");
        method.invoke(zhangSan,args);
        System.out.println("我是自定义中介:帮助张三找到合适房源");
        return null;
    }
}

4.开始找房源,买房子:

public class CustomProxyTest {
    public static void main(String[] args) {
        //张三出来
        ZhangSan zhangSan=new ZhangSan();
        //张三提供信息
        Class clazz=zhangSan.getClass();
        //房产中介出来
        CustomHouseAgency houseAgency=new CustomHouseAgency(zhangSan);
        //房产中介开始搜索房源
        Person result=(Person) FtProxy.newProxyInstance(new FtClassLoader(),clazz.getInterfaces(),houseAgency);
        //搜索房源成功
        result.buyHouse();
    }
    //执行结果:
    //我是自定义中介:麻烦张三提供房源要求给我
    //我是张三:我要买一个120平的房子
    //我是自定义中介:帮助张三找到合适房源
}

4.自定义生成的动态代理类如下:

package com.taofut.sjms.proxy.custom;

import com.taofut.sjms.proxy.custom.FtInvocationHandler;
import com.taofut.sjms.proxy.jdk1.Person;
import java.lang.reflect.Method;

public class $Proxy0 implements Person {
    FtInvocationHandler h;
    public $Proxy0(FtInvocationHandler var1) {
        this.h = var1;
    }
    public void buyHouse() {
        try {
            Method var1 = Person.class.getMethod("buyHouse", new Class[0]);
            this.h.invoke(this, var1, (Object[])null);
        } catch (Throwable var2) {
            var2.printStackTrace();
        }
    }
}

总结:以上测试完美的实现了自定义jdk的动态代理,只要思路清晰,其实原理也还好理解。这里我在总结一下具体过程:
1.根据目标类提供的接口Person,动态的去拼接一个代理类,组成一个字符串
2.在类路径下创建一个Proxy0.java文件,并将字符串写入到Proxy0.java文件中
3.调用java的编译器,将Proxy0.java转为Proxy0.class
4.将编译生成的$Proxy0.class文件加载到jvm中去执行,最终返回一个动态代理实例

4.1.类加载器会将.class文件转换成字节码数组,最终得到一个Class对象
4.2.Class对象反射调用构造方法生成一个代理实例

5.代理实例调用接口的方法,实际上就是调用房产中介中的invoke方法,然后invoke里面执行穿插逻辑,反射调用目标类的真实方法,这样就达到了动态代理的目的

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