深入理解JDK动态代理
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2021-06-02 18:09
代理模式的目的是在不修改原有类方法设计的基础上，对方法行为进行增强。
为了好理解，举个实际场景，我们业务场景中经常有限流的需求，常规操作是在需要限流的接口代码前加入调用次数判断的代码，但是这样每个需要限流的方法都需要加，工作量大不说，一方面不好维护，不能很清晰的知道每个接口限流值，另一方面，限流代码和业务代码堆叠在一起，也影响代码阅读。解法是做一套统一限流，一般好点的会有专门的接口限流平台，配置对应的接口名，设置限流值，直接就可以限流，实现方式就可以用动态代理。不修改原接口的实现，对接口进行增强。
动态代理的优势是实现无侵入式的代码扩展，做方法的增强；让你可以在不用修改源码的情况下，增强一些方法；在方法的前后你可以做你任何想做的事情（甚至不去执行这个方法就可以）。
静态代理
既然有动态，那一定有静态，说下区别吧，
静态：最大的区别是静态是编译期就决定了，在程序运行之前，代理类的.class文件已经存在了。被代理类是什么，代理类实现方式。
举个栗子：
我现在有个接口，是把Json字符串解析成Object 对象，接口如下：
public interface IProvider {
Object getData(String json);
}
接口的实现类如下：
public class SimpleProvider implements IProvider {
@Override
public Object getData(String json) {
//解析json 拿到数据
return parseJson(json);
}
那现在有个需求，需要对 getData 方法做限流，指定用静态代理的方式。
需要很简单，我就直接贴了：
public class ProviderProxy implements IProvider{
//持有一个被代理对象的引用（在这里是SimpleProvider）
IProvider iProvider;
public StaticProviderProxy(IProvider iProvider){
this.iProvider = iProvider;
}
@Override
public Object getData(String json) {
//做限流检查
if(callSpeed > flowLimt) {
//流量超限
throw FlowLimitException();
}
Object object = iProvider.getData(json);
return object;
}
}
//main
public static void main(String[] args) {
IProvider provider = new ProviderProxy(new SimpleProvider());
provider.getData("{\"data\":{}}");
}
这就是静态代理，代理类（ProviderProxy）实现和需要做方法增强的被代理类（SimpleProvider）实现同一个接口（IProvider），方法具体实现上做增强，这里是限流检查。
动态代理
Java 动态代理
动态代理类：在程序运行时，通过反射机制动态生成。 动态代理类通常代理接口下的所有类。静态一般指定某个类代理。 动态代理事先不知道要代理的是什么，只有在运行的时候才能确定。静态是编译期确定的。
还是以IProvider 接口为例，同样是要对 SimpleProvider 做增强，如下：
public class ProviderHandler implements InvocationHandler {
Object target;
public Object bind(Object target){
this.target = target;
//这里生成了代理对象
return Proxy.newProxyInstance(target.getClass().getClassLoader(),
target.getClass().getInterfaces(), this);
}
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
//限流
flowLimit(args);
Object obj = method.invoke(target, args);
//打印日志
logger.info("print log...");
return obj;
}
}
//main
public static void main(String[] args) {
ProviderHandler providerHandler = new ProviderHandler();
IProvider iProvider = (IProvider) providerHandler.bind(new SimpleProvider());
iProvider.getData("weibo.data");
}
这里有三个对象：
SimpleProvider 对象 , 我们称之为被代理对象
ProviderHandler 对象,我们称之为执行者对象
Proxy对象 （通过在ProviderHandler bind方法中使用Proxy.newProxyInstance生成的对象） 我们称之为代理对象
这三个对象是什么关系呢？
Proxy是真正的代理类，SimpleProvider是被代理类，ProviderHandler是执行方法增强的执行者。
我们是为了增强SimpleProvider （被代理对象）的getData方法，就Proxy对象来代理被代理对象的执行，Proxy不亲自来做这件事，而是交给执行者对象ProviderHandler 来实现增加的目录，执行调用前的限流校验。
实际怎么实现的呢？
newProxyInstance源码
public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,
Class<?>[] interfaces,
InvocationHandler h)
throws IllegalArgumentException
{
//对 Invocationhandler做判空处理
Objects.requireNonNull(h);
//复制[IProvider接口]
final Class<?>[] intfs = interfaces.clone();
//根据IProvider的类加载器IProvider接口生成了Proxy类,关键：根据类加载器和接口对象在JVM缓存中生成一个类对象
Class<?> cl = getProxyClass0(loader, intfs);
//获取构造器
final Constructor<?> cons = cl.getConstructor(constructorParams);
//保存InvocationHandler的引用
final InvocationHandler ih = h;
//通过构造器实例化Proxy代理对象
return cons.newInstance(new Object[]{h});
}
代码注释写的很清晰。
可能这个地方大家都会疑惑，生成的Proxy对象是怎样调用执行者的invoke函数的。
这个地方通过这段代码将Proxy0的class字节码输出到文件。
byte[] classFile = ProxyGenerator.generateProxyClass("$Proxy0", WeiboProvider.class.getInterfaces());
String path = "C:**/IdeaProjects/study/out/production/study/SimpleProxy.class";
try(FileOutputStream fos = new FileOutputStream(path)) {
fos.write(classFile);
fos.flush();
System.out.println("代理类class文件写入成功");
} catch (Exception e) {
System.out.println("写文件错误");
}
反编译Proxy0如下：
//Proxy0 是动态生成的类，继承自Proxy，实现了IProvider接口
public final class $Proxy0 extends Proxy implements IProvider {
private static Method m1;
private static Method m2;
private static Method m3;
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 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 String getData(String var1) throws {
try {
//m3就是IProvider 接口的getData方法
//super.h 是父类java.lang.reflect.Proxy的属性 InvocationHandler
return (String)super.h.invoke(this, m3, new Object[]{var1});
} catch (RuntimeException | Error var3) {
throw var3;
} catch (Throwable var4) {
throw new UndeclaredThrowableException(var4);
}
}
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")});
m2 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("toString", new Class[0]);
//m3就是IProvider 接口的getData方法
m3 = Class.forName("aop.IProvider").getMethod("getData", new Class[]{Class.forName("java.lang.String")});
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());
}
}
}
重点在 return (String)super.h.invoke(this, m3, new Object[]{var1});代码。
$Proxy0继承Proxy类，实现了IProvider接口，所以也有getData()函数，而getData函数调用的是执行者InvocationHandler的invoke方法，m3是通过反射拿到的Method对象，所以看getData调用invoke传递的。三个参数，第一个是Proxy对象，第二个是getData方法对象，第三个是参数。
总结一下：
动态代理的本质就是，生成一个继承自Proxy，实现被代理接口(IProvider)的类 - Proxy0。 Proxy0 持有InvocationHandler实例，InvocationHandler 持有SimpleProvider实例。Proxy0调用接口 getData方法时，先传递给InvocationHandler，InvocationHandler再传递给SimpleProvider实例。
动态代理实际上就是帮我们在JVM内存中直接重新生成了代理类class和对应类对象，然后通过执行者InvocationHandler调用被代理对象SimpleProvider。
Spring AOP中的代理
Spring代理其实是对JDK动态代理和CGLIB代理进行了封装，并且引入了AOP的概念，同时引入了AspectJ中的一些注解：@pointCut @After 等。
public AopProxy createAopProxy(AdvisedSupport config) throws AopConfigException {
if (config.isOptimize() || config.isProxyTargetClass() || hasNoUserSuppliedProxyInterfaces(config)) {
Class<?> targetClass = config.getTargetClass();
if (targetClass == null) {
throw new AopConfigException("TargetSource cannot determine target class: " +
"Either an interface or a target is required for proxy creation.");
}
// 如果是接口，使用jdk代理
if (targetClass.isInterface() || Proxy.isProxyClass(targetClass)) {
return new JdkDynamicAopProxy(config);
}
//否则使用cglib
return new ObjenesisCglibAopProxy(config);
}
else {
return new JdkDynamicAopProxy(config);
}
}
-End-
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