資訊專(zhuān)欄INFORMATION COLUMN
摘要：代理模式從類(lèi)型上來(lái)說(shuō)，可以分為靜態(tài)代理和動(dòng)態(tài)代理兩種類(lèi)型。然而今天的重點(diǎn)是我們都知道牛逼轟轟的的實(shí)現(xiàn)的一種方式是使用的動(dòng)態(tài)代理另一種是，大部分人也會(huì)用的動(dòng)態(tài)代理，不過(guò)沒(méi)有研究過(guò)的動(dòng)態(tài)代理到底是怎么實(shí)現(xiàn)的。
動(dòng)態(tài)代理
代理模式是設(shè)計(jì)模式中非常重要的一種類(lèi)型，而設(shè)計(jì)模式又是編程中非常重要的知識(shí)點(diǎn)，特別是在業(yè)務(wù)系統(tǒng)的重構(gòu)中，更是有舉足輕重的地位。代理模式從類(lèi)型上來(lái)說(shuō)，可以分為靜態(tài)代理和動(dòng)態(tài)代理兩種類(lèi)型。
在解釋動(dòng)態(tài)代理之前我們先理解一下靜態(tài)代理：
首先你要明白靜態(tài)代理的作用我們有一個(gè)字體提供類(lèi)，有多種實(shí)現(xiàn)（從磁盤(pán)，從網(wǎng)絡(luò)，從系統(tǒng)）
public interface FontProvider {
Font getFont(String name);
}
public abstract class ProviderFactory {
public static FontProvider getFontProvider() {
return new FontProviderFromDisk();
}
}
public class Main() {
public static void main(String[] args) {
FontProvider fontProvider = ProviderFactory.getFontProvider();
Font font = fontProvider.getFont("微軟雅黑");
......
}
}
現(xiàn)在我們希望給他加上一個(gè)緩存功能，我們可以用靜態(tài)代理來(lái)完成
public class CachedFontProvider implements FontProvider {
private FontProvider fontProvider;
private Map cached;
public CachedFontProvider(FontProvider fontProvider) {
this.fontProvider = fontProvider;
}
public Font getFont(String name) {
Font font = cached.get(name);
if (font == null) {
font = fontProvider.getFont(name);
cached.put(name, font);
}
return font;
}
}
/* 對(duì)工廠類(lèi)進(jìn)行相應(yīng)修改，代碼使用處不必進(jìn)行任何修改。
這也是面向接口編程以及工廠模式的一個(gè)好處 */
public abstract class ProviderFactory {
public static FontProvider getFontProvider() {
return new CachedFontProvider(new FontProviderFromDisk());
}
}
當(dāng)然，我們直接修改FontProviderFromDisk類(lèi)也可以實(shí)現(xiàn)目的，但是我們還有FontProviderFromNet, FontProviderFromSystem等多種實(shí)現(xiàn)類(lèi)，一一修改太過(guò)繁瑣且易出錯(cuò)。況且將來(lái)還可能添加日志，權(quán)限檢查，異常處理等功能顯然用代理類(lèi)更好一點(diǎn)。
然而今天的重點(diǎn)是：我們都知道牛逼轟轟的Spring AOP的實(shí)現(xiàn)的一種方式是使用JDK的動(dòng)態(tài)代理（另一種是cglib），大部分人也會(huì)用jdk的動(dòng)態(tài)代理，不過(guò)沒(méi)有研究過(guò)jdk的動(dòng)態(tài)代理到底是怎么實(shí)現(xiàn)的。今天就來(lái)揭開(kāi)他的神秘面紗；
1. 原理源碼剖析 首先我們先來(lái)講一下JDK動(dòng)態(tài)代理的實(shí)現(xiàn)原理1.拿到被代理對(duì)象的引用，然后獲取他的接口
2.JDK代理重新生成一個(gè)類(lèi)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)我們給的代理對(duì)象所實(shí)現(xiàn)的接口
3.把被代理對(duì)象的引用拿到了
4.重新動(dòng)態(tài)生成一個(gè)class字節(jié)碼
5.然后編譯
代碼很簡(jiǎn)單了，就是實(shí)現(xiàn)
java.lang.reflect.InvocationHandler接口，并使用
java.lang.reflect.Proxy.newProxyInstance()方法生成代理對(duì)象
/**
* @author mark
* @date 2018/3/30
*/
public class JdkInvocationHandler implements InvocationHandler {
private ProductService target;
public Object getInstance(ProductService target){
this.target = target;
Class clazz = this.target.getClass();
// 參數(shù)1：被代理類(lèi)的類(lèi)加載器 參數(shù)2:被代理類(lèi)的接口 參數(shù)3
return Proxy.newProxyInstance(clazz.getClassLoader(),
clazz.getInterfaces(),
this);
}
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
String currentDate = simpleDateFormat.format(new Date());
System.out.println("日期【"+currentDate + "】添加了一款產(chǎn)品");
return method.invoke(this.target,args);
}
}
被代理接口和實(shí)現(xiàn)
/**
* 模仿產(chǎn)品Service
* @author mark
* @date 2018-03-30
*/
public interface ProductService {
/**
* 添加產(chǎn)品
* @param productName
*/
void addProduct(String productName);
}
/**
* @author mark
* @date 2018/3/30
*/
public class ProductServiceImpl implements ProductService{
public void addProduct(String productName) {
System.out.println("正在添加"+productName);
}
}
測(cè)試類(lèi)
public class Test {
public static void main(String[] args) throws Exception {
ProductService productService = new ProductServiceImpl();
ProductService proxy = (ProductService) new JdkInvocationHandler().getInstance(productService);
proxy.addProduct("iphone");
// 這里我們將jdk生成的代理類(lèi)輸出了出來(lái)，方便后面分析使用
byte[] bytes = ProxyGenerator.generateProxyClass("$Proxy0",new Class[]{productService.getClass()});
FileOutputStream os = new FileOutputStream("Proxy0.class");
os.write(bytes);
os.close();
}
}
結(jié)果輸出
日期【2018-03-30】添加了一款產(chǎn)品 正在添加iphone Process finished with exit code 0
上面我們實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)代理的時(shí)候輸出了代理類(lèi)的字節(jié)碼文件，現(xiàn)在來(lái)看一下字節(jié)碼文件反編譯過(guò)后的內(nèi)容
import com.gwf.jdkproxy.ProductServiceImpl;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
import java.lang.reflect.UndeclaredThrowableException;
// 繼承了Proxy類(lèi)
public final class $Proxy0 extends Proxy implements ProductServiceImpl {
private static Method m1;
private static Method m8;
private static Method m2;
private static Method m3;
private static Method m5;
private static Method m4;
private static Method m7;
private static Method m9;
private static Method m0;
private static Method m6;
public $Proxy0(InvocationHandler var1) throws {
super(var1);
}
....
....
/**
* 這里是代理類(lèi)實(shí)現(xiàn)的被代理對(duì)象的接口的相同方法
*/
public final void addProduct(String var1) throws {
try {
// super.h 對(duì)應(yīng)的是父類(lèi)的h變量，他就是Proxy.nexInstance方法中的InvocationHandler參數(shù)
// 所以這里實(shí)際上就是使用了我們自己寫(xiě)的InvocationHandler實(shí)現(xiàn)類(lèi)的invoke方法
super.h.invoke(this, m3, new Object[]{var1});
} catch (RuntimeException | Error var3) {
throw var3;
} catch (Throwable var4) {
throw new UndeclaredThrowableException(var4);
}
}
public final Class getClass() throws {
try {
return (Class)super.h.invoke(this, m7, (Object[])null);
} catch (RuntimeException | Error var2) {
throw var2;
} catch (Throwable var3) {
throw new UndeclaredThrowableException(var3);
}
}
....
....
// 在靜態(tài)構(gòu)造塊中，代理類(lèi)通過(guò)反射獲取了被代理類(lèi)的詳細(xì)信息，比如各種方法
static {
try {
m1 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("equals", Class.forName("java.lang.Object"));
m8 = Class.forName("com.gwf.jdkproxy.ProductServiceImpl").getMethod("notify");
m2 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("toString");
m3 = Class.forName("com.gwf.jdkproxy.ProductServiceImpl").getMethod("addProduct", Class.forName("java.lang.String"));
m5 = Class.forName("com.gwf.jdkproxy.ProductServiceImpl").getMethod("wait", Long.TYPE);
m4 = Class.forName("com.gwf.jdkproxy.ProductServiceImpl").getMethod("wait", Long.TYPE, Integer.TYPE);
m7 = Class.forName("com.gwf.jdkproxy.ProductServiceImpl").getMethod("getClass");
m9 = Class.forName("com.gwf.jdkproxy.ProductServiceImpl").getMethod("notifyAll");
m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode");
m6 = Class.forName("com.gwf.jdkproxy.ProductServiceImpl").getMethod("wait");
} catch (NoSuchMethodException var2) {
throw new NoSuchMethodError(var2.getMessage());
} catch (ClassNotFoundException var3) {
throw new NoClassDefFoundError(var3.getMessage());
}
}
}
補(bǔ)充一下上面代母注釋中的super.h
protected InvocationHandler h;
protected Proxy(InvocationHandler h) {
Objects.requireNonNull(h);
this.h = h;
}
// 這個(gè)方法是Proxy的newProxyInstance方法，主要就是生成了上面的動(dòng)態(tài)字節(jié)碼文件
public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,
Class[] interfaces,
InvocationHandler h)
throws IllegalArgumentException
{
Objects.requireNonNull(h);
final Class[] intfs = interfaces.clone();
final SecurityManager sm = System.getSecurityManager();
if (sm != null) {
checkProxyAccess(Reflection.getCallerClass(), loader, intfs);
}
/*
* Look up or generate the designated proxy class.
*/
Class cl = getProxyClass0(loader, intfs);
/*
* Invoke its constructor with the designated invocation handler.
*/
try {
if (sm != null) {
checkNewProxyPermission(Reflection.getCallerClass(), cl);
}
final Constructor cons = cl.getConstructor(constructorParams);
final InvocationHandler ih = h;
if (!Modifier.isPublic(cl.getModifiers())) {
AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction() {
public Void run() {
cons.setAccessible(true);
return null;
}
});
}
// 重點(diǎn)看這里，將我們傳來(lái)的InvocationHandler參數(shù)穿給了構(gòu)造函數(shù)
return cons.newInstance(new Object[]{h});
} catch (IllegalAccessException|InstantiationException e) {
throw new InternalError(e.toString(), e);
} catch (InvocationTargetException e) {
Throwable t = e.getCause();
if (t instanceof RuntimeException) {
throw (RuntimeException) t;
} else {
throw new InternalError(t.toString(), t);
}
} catch (NoSuchMethodException e) {
throw new InternalError(e.toString(), e);
}
}
以上就是jdk動(dòng)態(tài)代理的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)過(guò)程，最后再次將上面的原理聲明一遍，強(qiáng)化記憶
1.拿到被代理對(duì)象的引用，然后獲取他的接口 (Proxy.getInstance方法)
2.JDK代理重新生成一個(gè)類(lèi)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)我們給的代理對(duì)象所實(shí)現(xiàn)的接口 （上面的反編譯文件中實(shí)現(xiàn)了同樣的接口）
3.把被代理對(duì)象的引用拿到了（上面被代理對(duì)象中在靜態(tài)代碼塊中通過(guò)反射獲取到的信息，以及我們實(shí)現(xiàn)的JdkInvocationHandler中的target）
4.重新動(dòng)態(tài)生成一個(gè)class字節(jié)碼
5.然后編譯
（聲明：本代碼只用作實(shí)例，很多細(xì)節(jié)沒(méi)有考慮進(jìn)去，比如，多接口的代理類(lèi)，Object類(lèi)的其他默認(rèn)方法的代理，為確保原汁原味，一些模板引擎和commons工具類(lèi)也沒(méi)有使用；覺(jué)得不足的老鐵們可以隨意完善，記得評(píng)論區(qū)留言完善方法哦）
我們使用jdk代理的類(lèi)名和方法名定義，已經(jīng)執(zhí)行思路，但是所有的實(shí)現(xiàn)都自己來(lái)寫(xiě)；
首先先定義出類(lèi)結(jié)構(gòu)
/**
* 自定義類(lèi)加載器
* @author gaowenfeng
* @date 2018/3/30
*/
public class MyClassLoader extends ClassLoader {
/**
* 通過(guò)類(lèi)名稱加載類(lèi)字節(jié)碼文件到JVM中
* @param name 類(lèi)名
* @return 類(lèi)的Class獨(dú)享
* @throws ClassNotFoundException
*/
@Override
protected Class findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
return super.findClass(name);
}
}
/**
* @desc 自己實(shí)現(xiàn)的代理類(lèi)，用來(lái)生成字節(jié)碼文件，并動(dòng)態(tài)加載到JVM中
* @author gaowenfeng
* @date 2018/3/30
*/
public class MyProxy {
/**
* 生成代理對(duì)象
* @param loader 類(lèi)加載器，用于加載被代理類(lèi)的類(lèi)文件
* @param interfaces 被代理類(lèi)的接口
* @param h 自定義的InvocationHandler接口,用于具體代理方法的執(zhí)行
* @return 返回被代理后的代理對(duì)象
* @throws IllegalArgumentException
*/
public static Object newProxyInstance(MyClassLoader loader,
Class[] interfaces,
MyInvocationHandler h)
throws IllegalArgumentException{
/**
* 1.生成代理類(lèi)的源代碼
* 2.將生成的源代碼輸出到磁盤(pán)，保存為.java文件
* 3.編譯源代碼，并生成.java文件
* 4.將class文件中的內(nèi)容，動(dòng)態(tài)加載到JVM中
* 5.返回被代理后的代理對(duì)象
*/
return null;
}
}
/**
* 自定義類(lèi)加載器
* @author gaowenfeng
* @date 2018/3/30
*/
public class MyClassLoader extends ClassLoader {
/**
* 通過(guò)類(lèi)名稱加載類(lèi)字節(jié)碼文件到JVM中
* @param name 類(lèi)名
* @return 類(lèi)的Class獨(dú)享
* @throws ClassNotFoundException
*/
@Override
protected Class findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
return super.findClass(name);
}
}
/**
* @author gaowenfeng
* @date 2018/3/30
*/
public class CustomInvocationHandler implements MyInvocationHandler {
private ProductService target;
public Object getInstance(ProductService target){
this.target = target;
Class clazz = this.target.getClass();
// 參數(shù)1：被代理類(lèi)的類(lèi)加載器 參數(shù)2:被代理類(lèi)的接口 參數(shù)3
// 這里的MyClassLoader先用new的方式保證編譯不報(bào)錯(cuò)，后面會(huì)修改
return MyProxy.newProxyInstance(new MyClassLoader(),
clazz.getInterfaces(),
this);
}
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
String currentDate = simpleDateFormat.format(new Date());
System.out.println("日期【"+currentDate + "】添加了一款產(chǎn)品");
return method.invoke(this.target,args);
}
}
接下來(lái)我們來(lái)按照步驟一步一步的完善我們的類(lèi)
生成代理類(lèi)的源文件
* 生成代理類(lèi)的源代碼
* @return
*/
private static String genSesource(Class interfaces){
StringBuilder src = new StringBuilder();
src.append("package com.gwf.custom;").append(ln)
.append("import java.lang.reflect.Method;").append(ln)
.append("public class $Proxy0 implements ").append(interfaces.getName()).append("{").append(ln)
.append("private MyInvocationHandler h;").append(ln)
.append("public $Proxy0(MyInvocationHandler h){").append(ln)
.append("this.h=h;").append(ln)
.append("}").append(ln);
for(Method method:interfaces.getMethods()){
src.append("public ").append(method.getReturnType()).append(" ").append(method.getName()).append("() {").append(ln)
.append("try {").append(ln)
.append("Method m = ").append(interfaces.getName()).append(".class.getMethod("").append(method.getName()).append("");").append(ln)
.append("this.h.invoke(this, m, new Object[]{});").append(ln)
.append("}catch (Throwable e){").append(ln)
.append("e.printStackTrace();").append(ln)
.append("}").append(ln)
.append("}").append(ln);
}
src.append("}");
return src.toString();
}
2.將源文件保存到本地
// 1.生成代理類(lèi)的源代碼
String src = genSesource(interfaces);
// 2.將生成的源代碼輸出到磁盤(pán)，保存為.java文件
String path = MyProxy.class.getResource("").getPath();
File file = new File(path+"$Proxy0.java");
FileWriter fw = new FileWriter(file);
fw.write(src);
fw.close();
3.編譯源代碼，并生成.java文件
// 3.編譯源代碼，并生成.java文件
// 獲取java編譯器
JavaCompiler javaCompiler = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();
// 標(biāo)注java文件管理器，用來(lái)獲取java字節(jié)碼文件
StandardJavaFileManager manager = javaCompiler.getStandardFileManager(null,null,null);
Iterable iterable = manager.getJavaFileObjects(file);
// 創(chuàng)建task，通過(guò)java字節(jié)碼文件將類(lèi)信息加載到JVM中
JavaCompiler.CompilationTask task = javaCompiler.getTask(null,manager,null,null,null,iterable);
// 開(kāi)始執(zhí)行task
task.call();
// 關(guān)閉管理器
manager.close();
4.將class文件中的內(nèi)容，動(dòng)態(tài)加載到JVM中
public class MyClassLoader extends ClassLoader {
private String baseDir;
public MyClassLoader(){
this.baseDir = MyClassLoader.class.getResource("").getPath();
}
/**
* 通過(guò)類(lèi)名稱加載類(lèi)字節(jié)碼文件到JVM中
* @param name 類(lèi)名
* @return 類(lèi)的Class獨(dú)享
* @throws ClassNotFoundException
*/
@Override
protected Class findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
// 獲取類(lèi)名
String className = MyClassLoader.class.getPackage().getName()+"."+name;
if(null == baseDir) {
throw new ClassNotFoundException();
}
// 獲取類(lèi)文件
File file = new File(baseDir,name+".class");
if(!file.exists()){
throw new ClassNotFoundException();
}
// 將類(lèi)文件轉(zhuǎn)換為字節(jié)數(shù)組
try(
FileInputStream in = new FileInputStream(file);
ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
){
byte[] buffer = new byte[1024];
int len;
while ((len = in.read(buffer))!=-1){
out.write(buffer,0,len);
}
// 調(diào)用父類(lèi)方法生成class實(shí)例
return defineClass(className,out.toByteArray(),0,out.size());
} catch (FileNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
5.返回被代理后的代理對(duì)象
Constructor c = proxyClass.getConstructor(MyInvocationHandler.class);
return c.newInstance(h);
最后看一下總體的MyProxy類(lèi) 的 newProxyInstance方法
public static Object newProxyInstance(MyClassLoader loader,
Class interfaces,
MyInvocationHandler h)
throws IllegalArgumentException{
/**
* 1.生成代理類(lèi)的源代碼
* 2.將生成的源代碼輸出到磁盤(pán)，保存為.java文件
* 3.編譯源代碼，并生成.java文件
* 4.將class文件中的內(nèi)容，動(dòng)態(tài)加載到JVM中
* 5.返回被代理后的代理對(duì)象
*/
try {
// 1.生成代理類(lèi)的源代碼
String src = genSesource(interfaces);
// 2.將生成的源代碼輸出到磁盤(pán)，保存為.java文件
String path = MyProxy.class.getResource("").getPath();
File file = new File(path+"$Proxy0.java");
FileWriter fw = new FileWriter(file);
fw.write(src);
fw.close();
// 3.編譯源代碼，并生成.java文件
JavaCompiler javaCompiler = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();
StandardJavaFileManager manager = javaCompiler.getStandardFileManager(null,null,null);
Iterable iterable = manager.getJavaFileObjects(file);
JavaCompiler.CompilationTask task = javaCompiler.getTask(null,manager,null,null,null,iterable);
task.call();
manager.close();
// 4.將class文件中的內(nèi)容，動(dòng)態(tài)加載到JVM中
Class proxyClass = loader.findClass("$Proxy0");
// 5.返回被代理后的代理對(duì)象
Constructor c = proxyClass.getConstructor(MyInvocationHandler.class);
return c.newInstance(h);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
激動(dòng)人心的時(shí)刻：測(cè)試運(yùn)行
public class CustomClient {
public static void main(String[] args){
ProductService productService = new ProductServiceImpl();
ProductService proxy = (ProductService) new CustomInvocationHandler().getInstance(productService);
proxy.addProduct();
}
}
運(yùn)行結(jié)果
日期【2018-03-30】添加了一款產(chǎn)品 正在添加iphone Process finished with exit code 0
總結(jié)：以上通過(guò)理解jdk動(dòng)態(tài)代理的原理，自己手寫(xiě)了一個(gè)動(dòng)態(tài)代理，里面涉及到的重點(diǎn)主要是代理類(lèi)字節(jié)碼的生成（這里采用通過(guò)反射強(qiáng)行生成源文件并編譯的方法，其實(shí)應(yīng)該可以直接生成字節(jié)碼文件的，有興趣的同學(xué)可以嘗試）和將生成的類(lèi)動(dòng)態(tài)加載到JVM中（本次試驗(yàn)由于測(cè)試，比較簡(jiǎn)單，直接將類(lèi)名硬編碼到了系統(tǒng)里，正常應(yīng)該是自動(dòng)加載），雖然還不完善，但是對(duì)于理解原理應(yīng)該是有很多幫助了，歡迎同學(xué)們?cè)u(píng)論區(qū)留言評(píng)論給出更好的建議
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摘要：思考之所以會(huì)選擇為切入點(diǎn)，是因?yàn)橥ㄟ^(guò)命名可以看出這是用來(lái)構(gòu)建代理強(qiáng)化對(duì)象的地方，并且由于是先將目標(biāo)類(lèi)加載到內(nèi)存中，之后通過(guò)修改字節(jié)碼生成目標(biāo)類(lèi)的子類(lèi)，因此我猜測(cè)強(qiáng)化是在目標(biāo)類(lèi)實(shí)例化后觸發(fā)的時(shí)候進(jìn)行的。 【干貨點(diǎn)】 此處是【好好面試】系列文的第11篇文章。看完該篇文章，你就可以了解Spring中Aop的相關(guān)使用和原理，并且能夠輕松解答Aop相關(guān)的面試問(wèn)題。更重要的是，很多人其實(shí)一看源碼就...
摘要：與靜態(tài)代理對(duì)比，動(dòng)態(tài)代理是在動(dòng)態(tài)生成代理類(lèi)，由代理類(lèi)完成對(duì)具體方法的封裝，實(shí)現(xiàn)的功能。本文將分析中兩種動(dòng)態(tài)代理的實(shí)現(xiàn)方式，和，比較它們的異同。那如何動(dòng)態(tài)編譯呢你可以使用，這是一個(gè)封裝了的庫(kù)，幫助你方便地實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)編譯源代碼。 發(fā)現(xiàn)Java面試很喜歡問(wèn)Spring AOP怎么實(shí)現(xiàn)的之類(lèi)的問(wèn)題，所以寫(xiě)一篇文章來(lái)整理一下。關(guān)于AOP和代理模式的概念這里并不做贅述，而是直奔主題，即AOP的實(shí)現(xiàn)方...
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