Java JDK动态代理的基本原理详细介绍

JDK动态代理详解

本文主要介绍JDK动态代理的基本原理,让大家更深刻的理解JDK Proxy,知其然知其所以然。明白JDK动态代理真正的原理及其生成的过程,我们以后写JDK Proxy可以不用去查demo,就可以徒手写个完美的Proxy。下面首先来个简单的Demo,后续的分析过程都依赖这个Demo去介绍,例子采用JDK1.8运行。

JDK Proxy HelloWorld

package com.yao.proxy;

/**

* Created by robin

*/

public interface Helloworld {

void sayHello();

}

package com.yao.proxy;

import com.yao.HelloWorld;

/**

* Created by robin

*/

public class HelloworldImpl implements HelloWorld {

public void sayHello() {

System.out.print("hello world");

}

}

package com.yao.proxy;

import java.lang.reflect.InvocationHandler;

import java.lang.reflect.Method;

/**

* Created by robin

*/

public class MyInvocationHandler implements InvocationHandler{

private Object target;

public MyInvocationHandler(Object target) {

this.target=target;

}

public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {

System.out.println("method :"+ method.getName()+" is invoked!");

return method.invoke(target,args);

}

}

package com.yao.proxy;

import com.yao.HelloWorld;

import java.lang.reflect.Constructor;

import java.lang.reflect.InvocationHandler;

import java.lang.reflect.InvocationTargetException;

import java.lang.reflect.Proxy;

/**

* Created by robin

*/

public class JDKProxyTest {

public static void main(String[]args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {

//这里有两种写法,我们采用略微复杂的一种写法,这样更有助于大家理解。

Class<?> proxyClass= Proxy.getProxyClass(JDKProxyTest.class.getClassLoader(),HelloWorld.class);

final Constructor<?> cons = proxyClass.getConstructor(InvocationHandler.class);

final InvocationHandler ih = new MyInvocationHandler(new HelloworldImpl());

HelloWorld helloWorld= (HelloWorld)cons.newInstance(ih);

helloWorld.sayHello();

//下面是更简单的一种写法,本质上和上面是一样的

/*

HelloWorld helloWorld=(HelloWorld)Proxy.

newProxyInstance(JDKProxyTest.class.getClassLoader(),

new Class<?>[]{HelloWorld.class},

new MyInvocationHandler(new HelloworldImpl()));

helloWorld.sayHello();

*/

}

}

运行上面的代码,这样一个简单的JDK Proxy就实现了。

代理生成过程

我们之所以天天叫JDK动态代理,是因为这个代理class是由JDK在运行时动态帮我们生成。在解释代理生成过程前,我们先把-Dsun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles=true 这个参数加入到JVM 启动参数中,它的作用是帮我们把JDK动态生成的proxy class 的字节码保存到硬盘中,帮助我们查看具体生成proxy的内容。我用的Intellij IDEA ,代理class生成后直接放在项目的根目录下的,以具体的包名为目录结构。

代理类生成的过程主要包括两部分:

  • 代理类字节码生成
  • 把字节码通过传入的类加载器加载到虚拟机中

Proxy类的getProxyClass方法入口:需要传入类加载器和interface

然后调用getProxyClass0方法,里面的注解解释很清楚,如果实现当前接口的代理类存在,直接从缓存中返回,如果不存在,则通过ProxyClassFactory来创建。这里可以明显看到有对interface接口数量的限制,不能超过65535。其中proxyClassCache具体初始化信息如下:

proxyClassCache = new WeakCache<>(new KeyFactory(), new ProxyClassFactory());

其中创建代理类的具体逻辑是通过ProxyClassFactory的apply方法来创建的。

ProxyClassFactory里的逻辑包括了包名的创建逻辑,调用ProxyGenerator. generateProxyClass生成代理类,把代理类字节码加载到JVM。

1.包名生成逻辑默认是com.sun.proxy,如果被代理类是 non-public proxy interface ,则用和被代理类接口一样的包名,类名默认是$Proxy 加上一个自增的整数值。

2.包名类名准备好后,就是通过ProxyGenerator. generateProxyClass根据具体传入的接口创建代理字节码,-Dsun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles=true 这个参数就是在该方法起到作用,如果为true则保存字节码到磁盘。代理类中,所有的代理方法逻辑都一样都是调用invocationHander的invoke方法,这个我们可以看后面具体代理反编译结果。

 3.把字节码通过传入的类加载器加载到JVM中: defineClass0(loader, proxyName,proxyClassFile, 0, proxyClassFile.length);。

private static final class ProxyClassFactory

implements BiFunction<ClassLoader, Class<?>[], Class<?>>

{

// prefix for all proxy class names

private static final String proxyClassNamePrefix = "$Proxy";

// next number to use for generation of unique proxy class names

private static final AtomicLong nextUniqueNumber = new AtomicLong();

@Override

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 Class object actually represents an

* 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());

}

}

String proxyPkg = null; // package to define proxy class in

int accessFlags = Modifier.PUBLIC | Modifier.FINAL;

/*

* Record the package of a non-public proxy interface so that the

* proxy class will be defined in the same package. Verify that

* all non-public proxy interfaces are in the same package.

*/

//生成包名和类名逻辑

for (Class<?> intf : interfaces) {

int flags = intf.getModifiers();

if (!Modifier.isPublic(flags)) {

accessFlags = Modifier.FINAL;

String name = intf.getName();

int n = name.lastIndexOf('.');

String pkg = ((n == -1) ? "" : name.substring(0, n + 1));

if (proxyPkg == null) {

proxyPkg = pkg;

} else if (!pkg.equals(proxyPkg)) {

throw new IllegalArgumentException(

"non-public interfaces from different packages");

}

}

}

if (proxyPkg == null) {

// if no non-public proxy interfaces, use com.sun.proxy package

proxyPkg = ReflectUtil.PROXY_PACKAGE + ".";

}

/*

* Choose a name for the proxy class to generate.

*/

long num = nextUniqueNumber.getAndIncrement();

String proxyName = proxyPkg + proxyClassNamePrefix + num;

/*

* Generate the specified proxy class. 生成代理类的字节码

* -Dsun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles=true 在该部起作用

*/

byte[] proxyClassFile = ProxyGenerator.generateProxyClass(

proxyName, interfaces, accessFlags);

try {

//加载到JVM中

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());

}

}

}

我们可以根据代理类的字节码进行反编译,可以得到如下结果,其中HelloWorld只有sayHello方法,但是代理类中有四个方法 包括了Object上的三个方法:equals,toString,hashCode。

代理的大概结构包括4部分:

  • 静态字段:被代理的接口所有方法都有一个对应的静态方法变量;
  • 静态块:主要是通过反射初始化静态方法变量;
  • 具体每个代理方法:逻辑都差不多就是 h.invoke,主要是调用我们定义好的invocatinoHandler逻辑,触发目标对象target上对应的方法;
  • 构造函数:从这里传入我们InvocationHandler逻辑;

package com.sun.proxy;

import com.yao.HelloWorld;

import java.lang.reflect.InvocationHandler;

import java.lang.reflect.Method;

import java.lang.reflect.Proxy;

import java.lang.reflect.UndeclaredThrowableException;

public final class $Proxy0 extends Proxy implements HelloWorld {

private static Method m1;

private static Method m3;

private static Method m2;

private static Method m0;

public $Proxy0(InvocationHandler var1) throws {

super(var1);

}

public final boolean equals(Object var1) throws {

try {

return ((Boolean)super.h.invoke(this, m1, new Object[]{var1})).booleanValue();

} catch (RuntimeException | Error var3) {

throw var3;

} catch (Throwable var4) {

throw new UndeclaredThrowableException(var4);

}

}

public final void sayHello() throws {

try {

super.h.invoke(this, m3, (Object[])null);

} catch (RuntimeException | Error var2) {

throw var2;

} catch (Throwable var3) {

throw new UndeclaredThrowableException(var3);

}

}

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);

}

}

public final int hashCode() throws {

try {

return ((Integer)super.h.invoke(this, m0, (Object[])null)).intValue();

} catch (RuntimeException | Error var2) {

throw var2;

} catch (Throwable var3) {

throw new UndeclaredThrowableException(var3);

}

}

static {

try {

m1 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("equals", new Class[]{Class.forName("java.lang.Object")});

m3 = Class.forName("com.yao.HelloWorld").getMethod("sayHello", new Class[0]);

m2 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("toString", new Class[0]);

m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode", new Class[0]);

} catch (NoSuchMethodException var2) {

throw new NoSuchMethodError(var2.getMessage());

} catch (ClassNotFoundException var3) {

throw new NoClassDefFoundError(var3.getMessage());

}

}

}

常见问题:

1.toString() hashCode() equal()方法 调用逻辑:这个三个Object上的方法,如果被调用将和其他接口方法方法处理逻辑一样,都会经过invocationHandler逻辑,从上面的字节码结果就可以明显看出。其他Object上的方法将不会走代理处理逻辑,直接走Proxy继承的Object上方法逻辑。

2.interface 含有equals,toString hashCode方法时,和处理普通接口方法一样,都会走invocation handler逻辑,以目标对象重写的逻辑为准去触发方法逻辑;

3.interface含有重复的方法签名,以接口传入顺序为准,谁在前面就用谁的方法,代理类中只会保留一个,不会有重复的方法签名;

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以上是 Java JDK动态代理的基本原理详细介绍 的全部内容, 来源链接: utcz.com/p/210890.html

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