本文解析了Wrapper类的工作原理，包括如何通过反射机制生成包装类、如何操作目标类的字段和方法等。并给出了具体的代码示例。
01、Wrapper类的原理
Wrapper关键的包装类，在各类接口分发调用的时候起至关重要的作用。
Wapper类就是jdk的反射。
Wapper是一个包装类。主要用于“包裹”目标类，仅可以通过getWapper(Class)方法创建子类。在创建子类过程中，子类代码会对传进来的Class对象进行解析，拿到类方法，类成员变量等信息。而这个包装类持有实际的扩展点实现类。也可以把扩展点的公共逻辑全部移到包装类中，功能上就是作为AOP实现。
创建包装类的构造方法：
public static Wrapper getWrapper(Class<?> c) {
while (ClassGenerator.isDynamicClass(c))
c = c.getSuperclass();
if (c == Object.class)
return OBJECT_WRAPPER;
// 从缓存中获取 Wrapper 实例
Wrapper ret = WRAPPER_MAP.get(c);
if (ret == null) {
// 缓存未命中，创建 Wrapper
ret = makeWrapper(c);
// 写入缓存
WRAPPER_MAP.put(c, ret);
}
return ret;
}
在缓存中获取不到Wapper就会进入下面的方法makeWapper：
private static Wrapper makeWrapper(Class<?> c) {
// 检测 c 是否为基本类型，若是则抛出异常
if (c.isPrimitive())
throw new IllegalArgumentException("Can not create wrapper for primitive type: " + c);
String name = c.getName();
ClassLoader cl = ClassHelper.getClassLoader(c);
// c1 用于存储 setPropertyValue 方法代码
StringBuilder c1 = new StringBuilder("public void setPropertyValue(Object o, String n, Object v){ ");
// c2 用于存储 getPropertyValue 方法代码
StringBuilder c2 = new StringBuilder("public Object getPropertyValue(Object o, String n){ ");
// c3 用于存储 invokeMethod 方法代码
StringBuilder c3 = new StringBuilder("public Object invokeMethod(Object o, String n, Class[] p, Object[] v) throws " + InvocationTargetException.class.getName() + "{ ");
// 生成类型转换代码及异常捕捉代码，比如：
// DemoService w; try { w = ((DemoServcie) $1); }}catch(Throwable e){ throw new IllegalArgumentException(e); }
c1.append(name).append(" w; try{ w = ((").append(name).append(")$1); }catch(Throwable e){ throw new IllegalArgumentException(e); }");
c2.append(name).append(" w; try{ w = ((").append(name).append(")$1); }catch(Throwable e){ throw new IllegalArgumentException(e); }");
c3.append(name).append(" w; try{ w = ((").append(name).append(")$1); }catch(Throwable e){ throw new IllegalArgumentException(e); }");
// pts 用于存储成员变量名和类型
Map<String, Class<?>> pts = new HashMap<String, Class<?>>();
// ms 用于存储方法描述信息（可理解为方法签名）及 Method 实例
Map<String, Method> ms = new LinkedHashMap<String, Method>();
// mns 为方法名列表
List<String> mns = new ArrayList<String>();
// dmns 用于存储“定义在当前类中的方法”的名称
List<String> dmns = new ArrayList<String>();
// --------------------------------✨ 分割线1 ✨-------------------------------------
// 获取 public 访问级别的字段，并为所有字段生成条件判断语句
for (Field f : c.getFields()) {
String fn = f.getName();
Class<?> ft = f.getType();
if (Modifier.isStatic(f.getModifiers()) || Modifier.isTransient(f.getModifiers()))
// 忽略关键字 static 或 transient 修饰的变量
continue;
// 生成条件判断及赋值语句，比如：
// if( $2.equals("name") ) { w.name = (java.lang.String) $3; return;}
// if( $2.equals("age") ) { w.age = ((Number) $3).intValue(); return;}
c1.append(" if( $2.equals(\"").append(fn).append("\") ){ w.").append(fn).append("=").append(arg(ft, "$3")).append("; return; }");
// 生成条件判断及返回语句，比如：
// if( $2.equals("name") ) { return ($w)w.name; }
c2.append(" if( $2.equals(\"").append(fn).append("\") ){ return ($w)w.").append(fn).append("; }");
// 存储 <字段名, 字段类型> 键值对到 pts 中
pts.put(fn, ft);
}
// --------------------------------✨ 分割线2 ✨-------------------------------------
Method[] methods = c.getMethods();
// 检测 c 中是否包含在当前类中声明的方法
boolean hasMethod = hasMethods(methods);
if (hasMethod) {
c3.append(" try{");
}
for (Method m : methods) {
if (m.getDeclaringClass() == Object.class)
// 忽略 Object 中定义的方法
continue;
String mn = m.getName();
// 生成方法名判断语句，比如：
// if ( "sayHello".equals( $2 )
c3.append(" if( \"").append(mn).append("\".equals( $2 ) ");
int len = m.getParameterTypes().length;
// 生成“运行时传入的参数数量与方法参数列表长度”判断语句，比如：
// && $3.length == 2
c3.append(" && ").append(" $3.length == ").append(len);
boolean override = false;
for (Method m2 : methods) {
// 检测方法是否存在重载情况，条件为：方法对象不同 && 方法名相同
if (m != m2 && m.getName().equals(m2.getName())) {
override = true;
break;
}
}
// 对重载方法进行处理，考虑下面的方法：
// 1. void sayHello(Integer, String)
// 2. void sayHello(Integer, Integer)
// 方法名相同，参数列表长度也相同，因此不能仅通过这两项判断两个方法是否相等。
// 需要进一步判断方法的参数类型
if (override) {
if (len > 0) {
for (int l = 0; l < len; l++) {
// 生成参数类型进行检测代码，比如：
// && $3[0].getName().equals("java.lang.Integer")
// && $3[1].getName().equals("java.lang.String")
c3.append(" && ").append(" $3[").append(l).append("].getName().equals(\"")
.append(m.getParameterTypes()[l].getName()).append("\")");
}
}
}
// 添加 ) {，完成方法判断语句，此时生成的代码可能如下（已格式化）：
// if ("sayHello".equals($2)
// && $3.length == 2
// && $3[0].getName().equals("java.lang.Integer")
// && $3[1].getName().equals("java.lang.String")) {
c3.append(" ) { ");
// 根据返回值类型生成目标方法调用语句
if (m.getReturnType() == Void.TYPE)
// w.sayHello((java.lang.Integer)$4[0], (java.lang.String)$4[1]); return null;
c3.append(" w.").append(mn).append('(').append(args(m.getParameterTypes(), "$4")).append(");").append(" return null;");
else
// return w.sayHello((java.lang.Integer)$4[0], (java.lang.String)$4[1]);
c3.append(" return ($w)w.").append(mn).append('(').append(args(m.getParameterTypes(), "$4")).append(");");
// 添加 }, 生成的代码形如（已格式化）：
// if ("sayHello".equals($2)
// && $3.length == 2
// && $3[0].getName().equals("java.lang.Integer")
// && $3[1].getName().equals("java.lang.String")) {
//
// w.sayHello((java.lang.Integer)$4[0], (java.lang.String)$4[1]);
// return null;
// }
c3.append(" }");
// 添加方法名到 mns 集合中
mns.add(mn);
// 检测当前方法是否在 c 中被声明的
if (m.getDeclaringClass() == c)
// 若是，则将当前方法名添加到 dmns 中
dmns.add(mn);
ms.put(ReflectUtils.getDesc(m), m);
}
if (hasMethod) {
// 添加异常捕捉语句
c3.append(" } catch(Throwable e) { ");
c3.append(" throw new java.lang.reflect.InvocationTargetException(e); ");
c3.append(" }");
}
// 添加 NoSuchMethodException 异常抛出代码
c3.append(" throw new " + NoSuchMethodException.class.getName() + "(\"Not found method \\\"\"+$2+\"\\\" in class " + c.getName() + ".\"); }");
// --------------------------------✨ 分割线3 ✨-------------------------------------
Matcher matcher;
// 处理 get/set 方法
for (Map.Entry<String, Method> entry : ms.entrySet()) {
String md = entry.getKey();
Method method = (Method) entry.getValue();
// 匹配以 get 开头的方法
if ((matcher = ReflectUtils.GETTER_METHOD_DESC_PATTERN.matcher(md)).matches()) {
// 获取属性名
String pn = propertyName(matcher.group(1));
// 生成属性判断以及返回语句，示例如下：
// if( $2.equals("name") ) { return ($w).w.getName(); }
c2.append(" if( $2.equals(\"").append(pn).append("\") ){ return ($w)w.").append(method.getName()).append("(); }");
pts.put(pn, method.getReturnType());
// 匹配以 is/has/can 开头的方法
} else if ((matcher = ReflectUtils.IS_HAS_CAN_METHOD_DESC_PATTERN.matcher(md)).matches()) {
String pn = propertyName(matcher.group(1));
// 生成属性判断以及返回语句，示例如下：
// if( $2.equals("dream") ) { return ($w).w.hasDream(); }
c2.append(" if( $2.equals(\"").append(pn).append("\") ){ return ($w)w.").append(method.getName()).append("(); }");
pts.put(pn, method.getReturnType());
// 匹配以 set 开头的方法
} else if ((matcher = ReflectUtils.SETTER_METHOD_DESC_PATTERN.matcher(md)).matches()) {
Class<?> pt = method.getParameterTypes()[0];
String pn = propertyName(matcher.group(1));
// 生成属性判断以及 setter 调用语句，示例如下：
// if( $2.equals("name") ) { w.setName((java.lang.String)$3); return; }
c1.append(" if( $2.equals(\"").append(pn).append("\") ){ w.").append(method.getName()).append("(").append(arg(pt, "$3")).append("); return; }");
pts.put(pn, pt);
}
}
// 添加 NoSuchPropertyException 异常抛出代码
c1.append(" throw new " + NoSuchPropertyException.class.getName() + "(\"Not found property \\\"\"+$2+\"\\\" filed or setter method in class " + c.getName() + ".\"); }");
c2.append(" throw new " + NoSuchPropertyException.class.getName() + "(\"Not found property \\\"\"+$2+\"\\\" filed or setter method in class " + c.getName() + ".\"); }");
// --------------------------------✨ 分割线4 ✨-------------------------------------
long id = WRAPPER_CLASS_COUNTER.getAndIncrement();
// 创建类生成器
ClassGenerator cc = ClassGenerator.newInstance(cl);
// 设置类名及超类
cc.setClassName((Modifier.isPublic(c.getModifiers()) ? Wrapper.class.getName() : c.getName() + "$sw") + id);
cc.setSuperClass(Wrapper.class);
// 添加默认构造方法
cc.addDefaultConstructor();
// 添加字段
cc.addField("public static String[] pns;");
cc.addField("public static " + Map.class.getName() + " pts;");
cc.addField("public static String[] mns;");
cc.addField("public static String[] dmns;");
for (int i = 0, len = ms.size(); i < len; i++)
cc.addField("public static Class[] mts" + i + ";");
// 添加方法代码
cc.addMethod("public String[] getPropertyNames(){ return pns; }");
cc.addMethod("public boolean hasProperty(String n){ return pts.containsKey($1); }");
cc.addMethod("public Class getPropertyType(String n){ return (Class)pts.get($1); }");
cc.addMethod("public String[] getMethodNames(){ return mns; }");
cc.addMethod("public String[] getDeclaredMethodNames(){ return dmns; }");
cc.addMethod(c1.toString());
cc.addMethod(c2.toString());
cc.addMethod(c3.toString());
try {
// 生成类
Class<?> wc = cc.toClass();
// 设置字段值
wc.getField("pts").set(null, pts);
wc.getField("pns").set(null, pts.keySet().toArray(new String[0]));
wc.getField("mns").set(null, mns.toArray(new String[0]));
wc.getField("dmns").set(null, dmns.toArray(new String[0]));
int ix = 0;
for (Method m : ms.values())
wc.getField("mts" + ix++).set(null, m.getParameterTypes());
// 创建 Wrapper 实例
return (Wrapper) wc.newInstance();
} catch (RuntimeException e) {
throw e;
} catch (Throwable e) {
throw new RuntimeException(e.getMessage(), e);
} finally {
cc.release();
ms.clear();
mns.clear();
dmns.clear();
}
}
解释：
【1】、创建c1，c2，c3三个字符串，用于存储类型转换代码和异常捕捉代码，而后pts用于存储成员变量名和类型，ms用于存储方法描述信息（可理解为方法签名）及Method实例，mns为方法名列表，dmns用于存储“定义在当前类中的方法”的名称。在这里做完了一些初始工作
【2】、获取所有public字段，用c1存储条件判断及赋值语句，可以理解为通过c1能够为public字段赋值，而c2是条件判断及返回语句，同样的是得到public字段的值。再用pts存储<字段名，字段类型>。也就是现在能对目标类字段进行操作了，而要操作一些私有字段，是要访问set开头和get开头的方法，同样这些方法也都对应使用c1存set，c2存get，pts存储<属性名，属性类型>
【3】、现在到类中的方法，先检查方法中的参数，然后再检查是否有重载的方法。通过c3存储调用目标方法的语句以及方法中可能会抛出的异常，而后用mns集合进行存储方法名，对已经声明的方法存到ms中，未声明但是定义了的方法存在dmns中。
【4】、通过ClassGenerator为刚刚生成的代码构建Class类，并通过反射创建对象。ClassGenerator是Dubbo自己封装的，该类的核心是toClass()的重载方法 toClass(ClassLoader, ProtectionDomain)，该方法通过javassist构建Class。
02、Wrapper类的实例
- Car是接口；RaceCar是实现类，实现了Car；ferrari和porsche是RaceCar的两个实例
- Dubbo为接口Car生成一个Warpper子类，比如Wrapper0；然后创建Wrapper0的实例wrapper0
- 通过wrapper0#setPropertyValue来修改ferrari的字段，也可以修改porsche的字段
- 通过wrapper0#invokeMethod来调用ferrari的方法，也可以调用porsche的方法
package org.apache.dubbo.common.bytecode;
public interface Car {
String getBrand();
long getWeight();
void make(String brand, long weight);
}
Wrapper#makeWrapper之后生成的Wrapper子类代码如下：
package org.apache.dubbo.common.bytecode;
public class Wrapper0 extends Wrapper {
// 字段名列表
public static String[] pns;
// 字段名与字段类型的映射关系
public static java.util.Map<String, Class<?>> pts;
// 方法名列表
public static String[] mns;
// 声明的方法名列表
public static String[] dmns;
// 每个public方法的参数类型
public static Class[] mts0;
public static Class[] mts1;
public static Class[] mts2;
public String[] getPropertyNames() {
return pns;
}
public boolean hasProperty(String n) {
return pts.containsKey($1);
}
public Class getPropertyType(String n) {
return (Class) pts.get($1);
}
public String[] getMethodNames() {
return mns;
}
public String[] getDeclaredMethodNames() {
return dmns;
}
public void setPropertyValue(Object o, String n, Object v) {
org.apache.dubbo.common.bytecode.Car w;
try {
w = ((org.apache.dubbo.common.bytecode.Car) $1);
} catch (Throwable e) {
throw new IllegalArgumentException(e);
}
throw new org.apache.dubbo.common.bytecode.NoSuchPropertyException("Not found property \"" + $2 + "\" field or setter method in class org.apache.dubbo.common.bytecode.Car.");
}
public Object getPropertyValue(Object o, String n) {
org.apache.dubbo.common.bytecode.Car w;
try {
w = ((org.apache.dubbo.common.bytecode.Car) $1);
} catch (Throwable e) {
throw new IllegalArgumentException(e);
}
if ($2.equals("brand")) {
return ($w) w.getBrand();
}
if ($2.equals("weight")) {
return ($w) w.getWeight();
}
throw new org.apache.dubbo.common.bytecode.NoSuchPropertyException("Not found property \"" + $2 + "\" field or setter method in class org.apache.dubbo.common.bytecode.Car.");
}
public Object invokeMethod(Object o, String n, Class[] p, Object[] v) throws java.lang.reflect.InvocationTargetException {
org.apache.dubbo.common.bytecode.Car w;
try {
w = ((org.apache.dubbo.common.bytecode.Car) $1);
} catch (Throwable e) {
throw new IllegalArgumentException(e);
}
try {
if ("make".equals($2) && $3.length == 2) {
w.make((java.lang.String) $4[0], ((Number) $4[1]).longValue());
return null;
}
if ("getBrand".equals($2) && $3.length == 0) {
return ($w) w.getBrand();
}
if ("getWeight".equals($2) && $3.length == 0) {
return ($w) w.getWeight();
}
} catch (Throwable e) {
throw new java.lang.reflect.InvocationTargetException(e);
}
throw new org.apache.dubbo.common.bytecode.NoSuchMethodException("Not found method \"" + $2 + "\" in class org.apache.dubbo.common.bytecode.Car.");
}
}
可以认为是重写了JDK的反射机制。
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