黑马程序员-----JAVA 类加载器和代理

最新推荐文章于 2023-04-17 13:15:24 发布

wfaly2014

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分类专栏： JAVA学习笔记文章标签：黑马程序员 java

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本文详细介绍了Java中的类加载器概念及其工作原理，包括类加载器的委托机制和自定义类加载器的实现方法。此外，还深入探讨了Java动态代理技术，包括如何利用JVM动态生成代理类以及在面向切面编程(AOP)中的应用。

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类加载器：

什么是类加载器和类加载器的作用：类加载器就是加载类的工具，Java程序中用到一个类，java虚拟机首先要把这个类的字节码加载到内存中来，通常这个字节码的原始信息放在硬盘上的classpath指定的目录下，把.class中的内容加载到硬盘中来，再对它进行一些处理，处理完的结果就是字节码。这个过程就是类加载器在工作。

Java虚拟机中可以安装多个类加载器，系统默认三个主要类加载器，每个类负责加载特定位置的类：BootStrap,ExtClassLoader,AppClassLoader

类加载器也是Java类，因为其他是java类的类加载器本身也要被类加载器加载，显然必须有第一个类加载器不是不是java类，这正是BootStrap。

Java虚拟机中的所有类装载器采用具有父子关系的树形结构进行组织，在实例化每个类装载器对象时，需要为其指定一个父级类装载器对象或者默认采用系统类装载器为其父级类加载。

类加载器的委托机制：

当Java虚拟机要加载一个类时，到底派出哪个类加载器去加载呢？
首先当前线程的类加载器去加载线程中的第一个类；
如果类A中引用了类B，Java虚拟机将使用加载类A的类装载器来加载类B；
还可以直接调用ClassLoader.loadClass()方法来指定某个类加载器去加载某个类。
每个类加载器加载类时，又先委托给其上级类加载器。
当所有祖宗类加载器没有加载到类，回到发起者类加载器，还加载不了，则抛ClassNotFoundException，不是再去找发起者类加载器的儿子，因为没有getChild方法，即使有，那有多个儿子，找哪一个呢？
对着类加载器的层次结构图和委托加载原理，解释先前将ClassLoaderTest输出成jre/lib/ext目录下的itcast.jar包中后，运行结果为ExtClassLoader的原因。

自定义加载器：

知识讲解：

自定义的类加载器的必须继承ClassLoader

loadClass方法与findClass方法

defineClass方法

编程步骤：

编写一个对文件内容进行简单加密的程序。

编写了一个自己的类装载器，可实现对加密过的类进行装载和解密。

编写一个程序调用类加载器加载类，在源程序中不能用该类名定义引用变量，因为编译器无法识别这个类。程序中可以除了使用ClassLoader.load方法之外，还可以使用设置线程的上下文类加载器或者系统类加载器，然后再使用Class.forName。

实验步骤：

对不带包名的class文件进行加密，加密结果存放到另外一个目录，例如： javaMyClassLoader MyTest.class F:\itcast

运行加载类的程序，结果能够被正常加载，但打印出来的类装载器名称为AppClassLoader：javaMyClassLoader MyTest F:\itcast

用加密后的类文件替换CLASSPATH环境下的类文件，再执行上一步操作就出问题了，错误说明是AppClassLoader类装载器装载失败。

删除CLASSPATH环境下的类文件，再执行上一步操作就没问题了。

自定义的类加载器必须继承ClassLoader

模板方法设计模式：loadClass：通过findClass方法按照委托机制查找对应的类，在通过父类加载器检查所请求的类后，如果找到了类，那么就立刻调用defineClass把找到的字节码转换为这个类的实例。如果经过父类的加载器检查所请求的类却没有找到，反而在自定义的类加载器中找到了这个类，那么就会通过自定义的类加载器中复写过的findClass来对类的字节码进行在操作，然后调用defineClass把找到的字节码转换为这个类的实例。

注意：loadClass--->包含有寻找父类的流程，所以不能对loadClass覆盖,可以对findClass进行覆盖的, 子类不同而存在差异。

代理：

AOP：

系统中存在交叉业务，一个交叉业务就是要切入到系统中的一个方面，如下所示：
安全事务日志

StudentService ------|----------|------------|-------------

CourseService ------|----------|------------|-------------

MiscService ------|----------|------------|-------------

用具体的程序代码描述交叉业务：

method1 method2 method3
{ { {
------------------------------------------------------切面
.... .... ......
------------------------------------------------------切面
} } }

交叉业务的编程问题即为面向方面的编程（Aspect oriented program ,简称AOP），AOP的目标就是要使交叉业务模块化。可以采用将切面代码移动到

原始方法的周围，这与直接在方法中编写切面代码的运行效果是一样的，如下所示：

------------------------------------------------------切面
func1 func2 func3
{ { {
.... .... ......
} } }
------------------------------------------------------切面

使用代理技术正好可以解决这种问题，代理是实现AOP功能的核心和关键技术。

安全，事务，日志等功能要贯穿到好多个模块中，所以，它们就是交叉业务

重要原则：不要把供货商暴露给你的客户

动态代理技术：

要为系统中的各种接口的类增加代理功能，那将需要太多的代理类，全部采用静态代理方式，将是一件非常麻烦的事情！写成百上千个代理类，是不是太累！

JVM可以在运行期动态生成出类的字节码，这种动态生成的类往往被用作代理类，即动态代理类。

JVM生成的动态类必须实现一个或多个接口，所以，JVM生成的动态类只能用作具有相同接口的目标类的代理。

CGLIB库可以动态生成一个类的子类，一个类的子类也可以用作该类的代理，所以，如果要为一个没有实现接口的类生成动态代理类，那么可以使用CGLIB库。

l代理类的各个方法中通常除了要调用目标的相应方法和对外返回目标返回的结果外，还可以在代理方法中的如下四个位置加上系统功能代码：

1.在调用目标方法之前

2.在调用目标方法之后

3.在调用目标方法前后

4.在处理目标方法异常的catch块中

分析JVM动态生成的类：

创建实现了Collection接口的动态类和查看其名称，分析Proxy.getProxyClass方法的各个参数。
编码列出动态类中的所有构造方法和参数签名
编码列出动态类中的所有方法和参数签名

创建动态类的实例对象
1.用反射获得构造方法；
2.编写一个最简单的InvocationHandler类；
3.调用构造方法创建动态类的实例对象，并将编写的InvocationHandler类的实例对象传进去；
4.打印创建的对象和调用对象的没有返回值的方法和getClass方法，演示调用其他有返回值的方法报告了异常；
5.将创建动态类的实例对象的代理改成匿名内部类的形式编写，锻炼大家习惯匿名内部类。

总结思考：让jvm创建动态类及其实例对象，需要给它提供哪些信息?
三个方面：
1.生成的类中有哪些方法，通过让其实现哪些接口的方式进行告知；
2.产生的类字节码必须有个一个关联的类加载器对象；
3.生成的类中的方法的代码是怎样的，也得由我们提供。把我们的代码写在一个约定好了接口对象的方法中，把对象传给它，它调用我的方法，即相当于插入了我的代码。提供执行代码的对象就是那个InvocationHandler对象，它是在创建动态类的实例对象的构造方法时传递进去的。在上面的InvocationHandler对象的invoke方法中加一点代码，就可以看到这些代码被调用运行了。

用Proxy.newInstance方法直接一步就创建出代理对象。

让动态生成的类成为目标类：

怎样将目标类传进去？

1.直接在InvocationHandler实现类中创建目标类的实例对象，可以看运行效果和加入日志代码，但没有实际意义。

2.为InvocationHandler实现类注入目标类的实例对象，不能采用匿名内部类的形式了。

3.让匿名的InvocationHandler实现类访问外面方法中的目标类实例对象的final类型的引用变量。

将创建代理的过程改为一种更优雅的方式，eclipse重构出一个getProxy方法绑定接收目标同时返回代理对象，让调用者更懒惰，更方便，调用者甚至不用接触任何代理的API。

将系统功能代码模块化，即将切面代码也改为通过参数形式提供，怎样把要执行的系统功能代码以参数形式提供？

把要执行的代码装到一个对象的某个方法里，然后把这个对象作为参数传递，接收者只要调用这个对象的方法，即等于执行了外界提供的代码！

为bind方法增加一个Advice参数。

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;

public class ProxyTest {

	/**
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) throws Exception{
		// TODO Auto-generated method stub
		Class clazzProxy1 = Proxy.getProxyClass(Collection.class.getClassLoader(), Collection.class);
		System.out.println(clazzProxy1.getName());
		
		System.out.println("----------begin constructors list----------");
		/*$Proxy0()
		$Proxy0(InvocationHandler,int)*/
		Constructor[] constructors = clazzProxy1.getConstructors();
		for(Constructor constructor : constructors){
			String name = constructor.getName();
			StringBuilder sBuilder = new StringBuilder(name);
			sBuilder.append('(');
			Class[] clazzParams = constructor.getParameterTypes();
			for(Class clazzParam : clazzParams){
				sBuilder.append(clazzParam.getName()).append(',');
			}
			if(clazzParams!=null && clazzParams.length != 0)
				sBuilder.deleteCharAt(sBuilder.length()-1);
			sBuilder.append(')');
			System.out.println(sBuilder.toString());			
		}

		System.out.println("----------begin methods list----------");
		/*$Proxy0()
		$Proxy0(InvocationHandler,int)*/
		Method[] methods = clazzProxy1.getMethods();
		for(Method method : methods){
			String name = method.getName();
			StringBuilder sBuilder = new StringBuilder(name);
			sBuilder.append('(');
			Class[] clazzParams = method.getParameterTypes();
			for(Class clazzParam : clazzParams){
				sBuilder.append(clazzParam.getName()).append(',');
			}
			if(clazzParams!=null && clazzParams.length != 0)
				sBuilder.deleteCharAt(sBuilder.length()-1);
			sBuilder.append(')');
			System.out.println(sBuilder.toString());			
		}
		
		System.out.println("----------begin create instance object----------");
		//Object obj = clazzProxy1.newInstance();
		Constructor constructor = clazzProxy1.getConstructor(InvocationHandler.class);
		class MyInvocationHander1 implements InvocationHandler{

			public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
					throws Throwable {
				// TODO Auto-generated method stub
				return null;
			}
		
		}
		Collection proxy1 = (Collection)constructor.newInstance(new MyInvocationHander1());
		//
		System.out.println(proxy1);
		proxy1.clear();
		//proxy1.size();
		//System.out.println("111111111111111");
		//通过匿名内部类实现的InvocationHadler接口
		Collection proxy2 = (Collection)constructor.newInstance(new InvocationHandler(){

			public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
					throws Throwable {
				return null;
			}
			
		});
		//通过代理类的方式实现
		final ArrayList target = new ArrayList();			
		Collection proxy3 = (Collection)getProxy(target,new MyAdvice());
		proxy3.add("zxx");
		proxy3.add("lhm");
		proxy3.add("bxd");
		System.out.println(proxy3.size());
		System.out.println(proxy3.getClass().getName());
	}

	private static Object getProxy(final Object target,final Advice advice) {
		Object proxy3 = Proxy.newProxyInstance(
				target.getClass().getClassLoader(),
				/*new Class[]{Collection.class},*/
				target.getClass().getInterfaces(),
				new InvocationHandler(){
				
					public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
							throws Throwable {

						/*long beginTime = System.currentTimeMillis();
						Object retVal = method.invoke(target, args);
						long endTime = System.currentTimeMillis();
						System.out.println(method.getName() + " running time of " + (endTime - beginTime));
						return retVal;*/
						

						advice.beforeMethod(method);
						Object retVal = method.invoke(target, args);
						advice.afterMethod(method);
						return retVal;						
						
					}
				}
				);
		return proxy3;
	}

}

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