代理模式（五）JDK动态代理深入分析

JDK动态代理实现的核心技术是java反射机制，其主要的两个类是：Proxy、InvocationHandler。使用java.lang.reflect.Proxy类可以动态实现接口作为代理类。

一. Creating Proxies

使用Proxy.newProxyInstance()方法创建动态代理类，方法定义：

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1. public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,  
2.                                       Class<?>[] interfaces,  
3.                                       InvocationHandler h)  

1. ClassLoader ：加载动态代理类的类加载器
2. interfaces   ：该动态代理类所要实现的接口
3. InvocationHandler：事件处理，转发所有的方法调用代理。
4. 函数返回创建的代理类，实现了interfaces接口

例如：

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1. InvocationHandler handler = new MyInvocationHandler();  
2. MyInterface proxy = (MyInterface) Proxy.newProxyInstance(  
3.                             MyInterface.class.getClassLoader(),  
4.                             new Class[] { MyInterface.class },  
5.                             handler);  

   函数返回值强转成MyInterface类型，所有对代理类的调用都将转发到实现了InvocationHandler的handler对象中。

二. InvocationHandler's

Proxy.newProxyInstance() 方法中需要传入实现InvocationHandler的对象，proxy方法的调用才能转发到InvocationHandler的实现对象中。

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1. public interface InvocationHandler{  
2.   Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)  
3.          throws Throwable;  
4. }  

例如：

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1. public class MyInvocationHandler implements InvocationHandler{  
2.   
3.   public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)  
4.   throws Throwable {  
5.     //do something "dynamic"  
6.   }  
7. }  

   1. proxy就是通过 Proxy.newProxyInstance()方法创建的动态代理类，它实现了指定的interfaces接口。 通常这个对象在invoke函数中不使用。

   2. Method 表示动态代理类所实现的接口中的方法。通过 Method 对象可以获取方法名、参数类型、返回类型等信息。

   3. Object[] args 包含了传入动态代理类所实现的方法的参数值。

三. JDK动态代理类Demo及原理分析

      Subject（抽象主题角色）：它声明了真实主题和代理主题的共同接口 , 客户端通常需要针对抽象主题角色进行编程（面向接口编程）。

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1. package com.markliu.proxy;  
2.   
3. /** 
4.  * 抽象角色;动态代理只能代理接口 
5.  * @author markliu 
6.  * 
7.  */  
8. public interface Subject {    
9.     public void request();  
10. }  

     DynamicInvocationHandler（代理主题中的业务处理角色）：它包含了对真实主题的引用（对象组合），从而可以在invoke方法中操作真实主题对象；在代理主题角色中提供一个实现与真实主题角色相同接口的对象realSubject，以便在任何时候都可以替代真实主题；在代理主题角色中，invoke函数在调用所引用的真实主题操作之前或之后还需要执行其他操作，而不仅仅是单纯调用真实主题对象中的操作。

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1. package com.markliu.proxy;  
2.   
3. import java.lang.reflect.InvocationHandler;  
4. import java.lang.reflect.Method;  
5.   
6. /** 
7.  * 动态代理类 
8.  * 实现了InvocationHandler 
9.  * @author markliu 
10.  * 
11.  */  
12. public class DynamicInvocationHandler implements InvocationHandler {  
13.     // 这是动态代理的好处，被封装的对象是Object类型，接受任意类型的对象  
14.     private Object realSubject; // 保存的是真实对象  
15.   
16.     public DynamicInvocationHandler() {  
17.     }  
18.   
19.     public DynamicInvocationHandler(Object realSubject) {  
20.         this.realSubject = realSubject;  
21.     }  
22.   
23.       /* 
24.        * 这个方法不是我们显示的去调用 
25.        * 实际内部调用的形式是invoke(this, m3, null); 
26.        * this指$Proxy0动态代理对象， 
27.        * m3代表$Proxy0所实现的接口Subject中的request的方法对象 
28.        */  
29.     @Override  
30.     public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {  
31.         System.out.println("before calling " + method);  
32.         method.invoke(realSubject, args);  
33.         System.out.println("after calling " + method);  
34.   
35.         return null;  
36.     }  
37.   
38. }  

       RealSubject（真实主题角色）：它定义了代理角色所代表的真实对象，在真实主题角色中实现了真实的业务操作，客户端可以通过代理主题角色间接调用真实主题角色中定义的操作。

[java]  view plain  copy

1. package com.markliu.proxy;  
2.   
3. /** 
4.  * 真实角色->被代理类：实现了Subject的request()方法   
5.  * @author markliu 
6.  * 
7.  */  
8. public class RealSubject implements Subject {  
9.       
10.     @Override  
11.     public void request() {  
12.         System.out.println("From real subject.");  
13.     }  
14. }  

      客户端测试代码：

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1. package com.markliu.proxy;  
2.   
3. import java.lang.reflect.Field;  
4. import java.lang.reflect.InvocationHandler;  
5. import java.lang.reflect.Method;  
6. import java.lang.reflect.Proxy;  
7.   
8. /** 
9.  * 客户端：生成代理实例，并调用了request()方法   
10.  * @author markliu 
11.  */  
12. public class Client {  
13.   
14.     public static void main(String[] args) throws Throwable {  
15.         // 真实角色->被代理类  
16.         Subject realSubject = new RealSubject();  
17.         // 调用处理的业务具体实现  
18.         InvocationHandler h = new DynamicInvocationHandler(realSubject);  
19.         // Returns the runtime class of this Object  
20.         Class<?> cls = realSubject.getClass();  
21.           
22.         /* 
23.          * 动态代理类 
24.          *  Returns an instance of a proxy class for the specified interfaces  
25.          *  that dispatches method invocations to the specified invocation handler. 
26.          *  返回一个指定接口的proxy类对象，用于将方法调用分派到指定的InvocationHandler中 
27.          *   
28.          *  cls.getInterfaces(): 获取cls所对应的类RealSubject锁实现的接口，即Subject 
29.          *  因此创建的Proxy的一个实例实现了动态指定的接口！ 
30.          */  
31.         Subject subject = (Subject) Proxy.newProxyInstance(cls.getClassLoader(), cls.getInterfaces(), h);  
32.   
33.         // 这里可以通过运行结果证明subject是Proxy的一个实例，这个实例实现了Subject接口  
34.         System.out.println(subject instanceof Proxy);  
35.   
36.         // 这里可以看出subject的Class类是$Proxy0,这个$Proxy0类继承了Proxy，实现了Subject接口  
37.         System.out.println("subject的Class类是：" + subject.getClass().toString());  
38.   
39.         System.out.print("subject中的属性有：");  
40.         Field[] field = subject.getClass().getDeclaredFields();  
41.         for (Field f : field) {  
42.             System.out.print(f.getName() + ", ");  
43.         }  
44.   
45.         System.out.print("\n" + "subject中的方法有：");  
46.   
47.         Method[] method = subject.getClass().getDeclaredMethods();  
48.         for (Method m : method) {  
49.             System.out.print(m.getName() + ", ");  
50.         }  
51.   
52.         System.out.println("\n" + "subject的父类是：" + subject.getClass().getSuperclass());  
53.         System.out.print("subject实现的接口是：");  
54.   
55.         Class<?>[] interfaces = subject.getClass().getInterfaces();  
56.         for (Class<?> i : interfaces) {  
57.             System.out.print(i.getName() + ", ");  
58.         }  
59.   
60.         System.out.println("\n\n" + "运行结果为：");  
61.         subject.request();  
62.     }  
63. }  

程序运行结果：

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1. true  
2. subject的Class类是：class com.sun.proxy.$Proxy0  
3. subject中的属性有：m1, m2, m3, m0,   
4. subject中的方法有：request, equals, toString, hashCode,   
5. subject的父类是：class java.lang.reflect.Proxy  
6. subject实现的接口是：com.markliu.proxy.Subject,   
7.   
8. 运行结果为：  
9. before calling public abstract void com.markliu.proxy.Subject.request()  
10. From real subject.  
11. after calling public abstract void com.markliu.proxy.Subject.request()  

     这个结果的信息非常重要。要理解subject和Proxy之间的联系，request()和invoke()的调用关系。

    由运行结果可以看出：

• subject instanceof Proxy为true，subject是Proxy的一个实例，这个实例实现了Subject接口

• subject的Class类是com.sun.proxy.$Proxy0，是一个通过反射机制动态生成的，下面分析其源代码

• subject中只有四个方法，其中一个就是抽象主题角色中的方法request

     从Client中的代码看，从newProxyInstance这个方法入手，看一下Proxy类中newProxyInstance方法的源代码，是如何将interfaces和invacationhandler建立联系，创建了动态代理类。

[java]  view plain  copy

1.   @CallerSensitive  
2.   public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,  
3.                                         Class<?>[] interfaces,  
4.                                         InvocationHandler h)  
5.       throws IllegalArgumentException  
6.   {  
7. ...  
8.       final Class<?>[] intfs = interfaces.clone();  
9.   
10.       /* 
11.        * 根据类加载器loader获取实现intfs接口的类类型，其实就是com.sun.proxy.$Proxy0 
12.        */  
13.       Class<?> cl = getProxyClass0(loader, intfs);  
14.   
15.       /* 
16.        * 通过指定的handler调用com.sun.proxy.$Proxy0的构造方法. 
17.        */  
18.       try {  
19.         ...  
20.           /* 
21.            * 获取public类型的构造函数 
22.            * 其中有定义private static final Class<?>[] constructorParams = { InvocationHandler.class }; 
23.            * 打开getConstructor(constructorParams)方法： 
24.            * 会看到底层调用的是： 
25.            *     private Constructor<T> getConstructor0(Class<?>[] parameterTypes, 
26.            *                           int which) throws NoSuchMethodException 
27.     *       { 
28.     *          // 获取所有的public类型的构造函数 
29.     *           Constructor<T>[] constructors = privateGetDeclaredConstructors((which == Member.PUBLIC)); 
30.     *           for (Constructor<T> constructor : constructors) { 
31.     *              // 如果传入的构造函数的参数parameterTypes（也就是客户端传入的实现InvocationHandler接口的对象h） 
32.     *              // 与其中的public类型的构造函数的参数匹配，就返回该构造函数，即此Demo中的public DynamicProxySubject(Object realSubject); 
33.     *              // 从而实现了在动态代理类中持有InvocationHandler的引用，则可以调用invoke方法 
34.     *               if (arrayContentsEq(parameterTypes, constructor.getParameterTypes())) { 
35.     *                   return getReflectionFactory().copyConstructor(constructor); 
36.     *               } 
37.     *           } 
38.     *           throw new NoSuchMethodException(getName() + ".<init>" + argumentTypesToString(parameterTypes)); 
39.     *       } 
40.            */  
41.           final Constructor<?> cons = cl.getConstructor(constructorParams);  
42.           final InvocationHandler ih = h;  
43.           if (!Modifier.isPublic(cl.getModifiers())) {  
44.               AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<Void>() {  
45.                   public Void run() {  
46.                       cons.setAccessible(true);  
47.                       return null;  
48.                   }  
49.               });  
50.           }  
51.           // 此处创建了该实例，传入InvocationHandler对象  
52.           return cons.newInstance(new Object[]{h});  
53.       } catch (Exception e) {  
54.         ...  
55.       }  
56.   }  

       Proxy.newProxyInstance(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces, InvocationHandler h)做了以下几件事.
        （1）根据参数loader和interfaces调用方法 getProxyClass(loader, interfaces)创建代理类$Proxy0。$Proxy0类 实现了interfaces的接口,并继承了Proxy类.
        （2）实例化$Proxy0并在构造方法中把InvocationHandler对象传过去,接着$Proxy0调用父类Proxy的构造器,为h赋值,如下：

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1. public class Proxy implements java.io.Serializable {  
2.   
3.     protected InvocationHandler h;  
4.     protected Proxy(InvocationHandler h) {  
5.         Objects.requireNonNull(h);  
6.         this.h = h;  
7.     }  
8.     ...  
9. }  

       这样该动态代理类就持有InvocationHandler的引用，则可以调用invoke方法。下面具体看下该动态代理类，继承了Proxy的$Proxy0的源代码：

[java]  view plain  copy

1. package com.markliu.proxy;  
2.   
3. import java.lang.reflect.InvocationHandler;  
4. import java.lang.reflect.Method;  
5. import java.lang.reflect.Proxy;  
6. import java.lang.reflect.UndeclaredThrowableException;  
7.   
8. public final class $Proxy0 extends Proxy implements Subject {  
9.     private static Method m1;  
10.     private static Method m0;  
11.     private static Method m3;  
12.     private static Method m2;  
13.   
14.     static {  
15.         try {  
16.             m1 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("equals",  
17.                     new Class[] { Class.forName("java.lang.Object") });  
18.             m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode",  
19.                     new Class[0]);  
20.             m3 = Class.forName("***.RealSubject").getMethod("request",  
21.                     new Class[0]);  
22.             m2 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("toString",  
23.                     new Class[0]);  
24.   
25.         } catch (NoSuchMethodException nosuchmethodexception) {  
26.             throw new NoSuchMethodError(nosuchmethodexception.getMessage());  
27.         } catch (ClassNotFoundException classnotfoundexception) {  
28.             throw new NoClassDefFoundError(classnotfoundexception.getMessage());  
29.         }  
30.     }   
31.   
32.     public $Proxy0(InvocationHandler invocationhandler) {  
33.         super(invocationhandler);  
34.     }  
35.   
36.     @Override  
37.     public final boolean equals(Object obj) {  
38.         try {  
39.             return ((Boolean) super.h.invoke(this, m1, new Object[] { obj })) .booleanValue();  
40.         } catch (Throwable throwable) {  
41.             throw new UndeclaredThrowableException(throwable);  
42.         }  
43.     }  
44.   
45.     @Override  
46.     public final int hashCode() {  
47.         try {  
48.             return ((Integer) super.h.invoke(this, m0, null)).intValue();  
49.         } catch (Throwable throwable) {  
50.             throw new UndeclaredThrowableException(throwable);  
51.         }  
52.     }  
53.   
54.     public final void request() {  
55.         try {  
56.             // 此处调用了InvocationHandler接口中的invoke方法！  
57.             super.h.invoke(this, m3, null);  
58.             return;  
59.         } catch (Error e) {  
60.         } catch (Throwable throwable) {  
61.             throw new UndeclaredThrowableException(throwable);  
62.         }  
63.     }  
64.   
65.     @Override  
66.     public final String toString() {  
67.         try {  
68.             return (String) super.h.invoke(this, m2, null);  
69.         } catch (Throwable throwable) {  
70.             throw new UndeclaredThrowableException(throwable);  
71.         }  
72.     }  
73. }  

     所以可以看出动态代理类$Proxy0实现了Subject接口，在Demo中调用subject.request()时，由里氏代换原则知，将调用$Proxy0中的request的方法，最终调用实现InvocationHandler接口的invoke方法。

   总结：JDK动态代理的类结构如下：

       因为java已经为我们创建了Proxy类，所以需要有办法告诉Proxy类你需要做什么。你不能像以前一样直接把代码放在Proxy类中，因为Proxy类不是你直接实现的。需要将实际添加的业务逻辑放在实现InvocationHandler中。InvocationHandler的工作是响应代理的任何调用，即调用生成的代理类的方法时最终会交给InvocationHandler的invoke方法，其中就会调用RealSubject的方法。你可以把InvocationHandler想成是代理收到方法调用后，请求做实际业务处理的对象。

                               转载出处：http://blog.youkuaiyun.com/mark_lq/article/details/48178497

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