Java动态代理分析及简单实例

  Java动态代理

要想了解Java动态代理,首先要了解什么叫做代理,熟悉设计模式的朋友一定知道在Gof总结的23种设计模式中,有一种叫做代理(Proxy)的对象结构型模式,动态代理中的代理,指的就是这种设计模式。

在我看来所谓的代理模式,和23种设计模式中的“装饰模式”是一个东西。23种设计模式中将它们作为两种模式,网上也有些文章讲这两种模式的异同,从细节来看,确实可以人为地区分这两种模式,但是抽象到一定高度后,我认为这两种模式是完全一样的。因此学会了代理模式,也就同时掌握了装饰模式。

代理模式

代理模式简单来说,就是对一个对象进行包装,包装后生成的对象具有和原对象一样的方法列表,但是每个方法都可以是被包装过的。

静态代理

让我们先来看一段代码:

package common;

public class Test {
  static interface Subject{
    void sayHi();
    void sayHello();
  }

  static class SubjectImpl implements Subject{

    @Override
    public void sayHi() {
      System.out.println("hi");
    }

    @Override
    public void sayHello() {
      System.out.println("hello");
    }
  }

  static class SubjectImplProxy implements Subject{
    private Subject target;

    public SubjectImplProxy(Subject target) {
      this.target=target;
    }

    @Override
    public void sayHi() {
      System.out.print("say:");
      target.sayHi();
    }

    @Override
    public void sayHello() {
      System.out.print("say:");
      target.sayHello();
    }
  }

  public static void main(String[] args) {
    Subject subject=new SubjectImpl();
    Subject subjectProxy=new SubjectImplProxy(subject);
    subjectProxy.sayHi();
    subjectProxy.sayHello();
  }
}

这段代码中首先定义了一个Subject接口,接口中有两个方法。

然后定义了SubjectImpl类实现Subject接口并实现其中的两个方法,到这里肯定是没问题的。

现在再定义一个SubjuectImplProxy类,也实现Subject接口。这个SubjectImplProxy类的作用是包装SubjectImpl类的实例,它的内部定义一个变量target来保存一个SubjectImpl的实例。SubjectImplProxy也实现了接口规定的两个方法,并且在它的实现版本中,都调用了SubjectImpl的实现,但是又添加了自己的处理逻辑。

相信这段代码不难理解,它通过对SubjectImpl进行包装,达到了给输出内容添加前缀的功能。这种代理方式叫做静态代理。

动态代理

从上面的演示中我们不难看出静态代理的缺点:我们对SubjectImpl的两个方法,是进行的相同的包装,但是却要在SubjectImplProxy里把相同的包装逻辑写两次,而且以后如果Subject接口再添加新的方法,SubjectImplProxy也必须要添加新的实现,尽管SubjectImplProxy对所有方法的包装可能都是一样的。

下面我把上面例子的静态代理改成动态代理,我们来看一下区别:

package common;

import java.lang.invoke.MethodHandle;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;

public class Test {
  static interface Subject{
    void sayHi();
    void sayHello();
  }

  static class SubjectImpl implements Subject{

    @Override
    public void sayHi() {
      System.out.println("hi");
    }

    @Override
    public void sayHello() {
      System.out.println("hello");
    }
  }

  static class ProxyInvocationHandler implements InvocationHandler{
    private Subject target;
    public ProxyInvocationHandler(Subject target) {
      this.target=target;
    }

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
      System.out.print("say:");
      return method.invoke(target, args);
    }

  }

  public static void main(String[] args) {
    Subject subject=new SubjectImpl();
    Subject subjectProxy=(Subject) Proxy.newProxyInstance(subject.getClass().getClassLoader(), subject.getClass().getInterfaces(), new ProxyInvocationHandler(subject));
    subjectProxy.sayHi();
    subjectProxy.sayHello();

  }
}

只看main方法的话,只有第二行和之前的静态代理不同,同样是生成一个subjectProxy代理对象,只是生成的代码不同了。静态代理是直接new 一个SubjectImplProxy的实例,而动态代理则调用了java.lang.reflect.Proxy.newProxyInstance()方法,我们来看一下这个方法的源码:

 public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,
                     Class<?>[] interfaces,
                     InvocationHandler h)
    throws IllegalArgumentException
  {
    if (h == null) {
      throw new NullPointerException();
    }

    /*
     * Look up or generate the designated proxy class.
     */
    Class<?> cl = getProxyClass(loader, interfaces);  //获取代理类的Class

    /*
     * Invoke its constructor with the designated invocation handler.
     */
    try {
      Constructor cons = cl.getConstructor(constructorParams);  //constructorParams是写死的:{ InvocationHandler.class },上边返回的代理类Class一定是extends Proxy的,而Proxy有一个参数为InvocationHandler的构造函数
      return cons.newInstance(new Object[] { h });  //这里通过构造函数将我们自己定义的InvocationHandler的子类传到代理类的实例里,当我们调用代理类的任何方法时,实际上都会调用我们定义的InvocationHandler子类重写的invoke()函数
    } catch (NoSuchMethodException e) {
      throw new InternalError(e.toString());
    } catch (IllegalAccessException e) {
      throw new InternalError(e.toString());
    } catch (InstantiationException e) {
      throw new InternalError(e.toString());
    } catch (InvocationTargetException e) {
      throw new InternalError(e.toString());
    }
  }

上面的 Class<?> cl = getProxyClass(loader, interfaces);  调用的getProxyClass方法:

public static Class<?> getProxyClass(ClassLoader loader,
                     Class<?>... interfaces)
    throws IllegalArgumentException
  {
    if (interfaces.length > 65535) {  //因为在class文件中,一个类保存的接口数量是用2个字节来表示的,因此java中一个类最多可以实现65535个接口
      throw new IllegalArgumentException("interface limit exceeded");
    }

    Class<?> proxyClass = null;

    /* collect interface names to use as key for proxy class cache */
    String[] interfaceNames = new String[interfaces.length];

    // for detecting duplicates
    Set<Class<?>> interfaceSet = new HashSet<>();
     //验证interfaces里的接口是否能被类加载器加载,是否是接口,是否有重复的 
    for (int i = 0; i < interfaces.length; i++) {
      /*
       * Verify that the class loader resolves the name of this
       * interface to the same Class object.
       */
      String interfaceName = interfaces[i].getName();
      Class<?> interfaceClass = null;
      try {
        interfaceClass = Class.forName(interfaceName, false, loader);
      } catch (ClassNotFoundException e) {
      }
      if (interfaceClass != interfaces[i]) {
        throw new IllegalArgumentException(
          interfaces[i] + " 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.contains(interfaceClass)) {
        throw new IllegalArgumentException(
          "repeated interface: " + interfaceClass.getName());
      }
      interfaceSet.add(interfaceClass);

      interfaceNames[i] = interfaceName;
    }

    /*
     * Using string representations of the proxy interfaces as
     * keys in the proxy class cache (instead of their Class
     * objects) is sufficient because we require the proxy
     * interfaces to be resolvable by name through the supplied
     * class loader, and it has the advantage that using a string
     * representation of a class makes for an implicit weak
     * reference to the class.
     */
    List<String> key = Arrays.asList(interfaceNames);  //使用interfaces列表作为key缓存在cache里,也就是实现了相同interfaces的代理类只会创建加载一次

    /*
     * Find or create the proxy class cache for the class loader.
     */
    Map<List<String>, Object> cache;
    synchronized (loaderToCache) {
      cache = loaderToCache.get(loader);
      if (cache == null) {
        cache = new HashMap<>();
        loaderToCache.put(loader, cache);
      }
      /*
       * This mapping will remain valid for the duration of this
       * method, without further synchronization, because the mapping
       * will only be removed if the class loader becomes unreachable.
       */
    }

    /*
     * Look up the list of interfaces in the proxy class cache using
     * the key. This lookup will result in one of three possible
     * kinds of values:
     *   null, if there is currently no proxy class for the list of
     *     interfaces in the class loader,
     *   the pendingGenerationMarker object, if a proxy class for the
     *     list of interfaces is currently being generated,
     *   or a weak reference to a Class object, if a proxy class for
     *     the list of interfaces has already been generated.
     */
     //看看缓存里有没有,如果有就直接取出来然后return,否则判断根据pendingGenerationMarker判断是否有其它线程正在生成当前的代理类,如果有则cache.wait()等待,如果没有则创建。

    synchronized (cache) {
      /*
       * Note that we need not worry about reaping the cache for
       * entries with cleared weak references because if a proxy class
       * has been garbage collected, its class loader will have been
       * garbage collected as well, so the entire cache will be reaped
       * from the loaderToCache map.
       */
      do {
        Object value = cache.get(key);
        if (value instanceof Reference) {
          proxyClass = (Class<?>) ((Reference) value).get();
        }
        if (proxyClass != null) {
          // proxy class already generated: return it
          return proxyClass;
        } else if (value == pendingGenerationMarker) {
          // proxy class being generated: wait for it
          try {
            cache.wait();
          } catch (InterruptedException e) {
            /*
             * The class generation that we are waiting for should
             * take a small, bounded time, so we can safely ignore
             * thread interrupts here.
             */
          }
          continue;
        } else {
          /*
           * No proxy class for this list of interfaces has been
           * generated or is being generated, so we will go and
           * generate it now. Mark it as pending generation.
           */
          cache.put(key, pendingGenerationMarker);
          break;
        }
      } while (true);
    }
     //确认要生成的代理类所属的包,如果interfaces里所有接口都是public的,代理类所属包就是默认包;如果有interface不是public,那么所有不是public的interface必须在一个包里否则报错。
    try {
      String proxyPkg = null;   // package to define proxy class in

      /*
       * 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.
       */
      for (int i = 0; i < interfaces.length; i++) {
        int flags = interfaces[i].getModifiers();
        if (!Modifier.isPublic(flags)) {
          String name = interfaces[i].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,
        proxyPkg = "";     // use the unnamed package
      }

      {
        /*
         * Choose a name for the proxy class to generate.
         */
        long num;
        synchronized (nextUniqueNumberLock) {
          num = nextUniqueNumber++;
        }
        String proxyName = proxyPkg + proxyClassNamePrefix + num;  //生成代理类的名字,proxyPkg是上面确定下来的代理类所在的包名,proxyClassNamePrefix是写死的字符串“$Proxy”,num是一个全局唯一的long型数字,从0开始累积,每次生成新的代理类就+1,从这里也能看出生成的动态代理类的数量不能超过Long.maxValue
        /*
         * Verify that the class loader hasn't already
         * defined a class with the chosen name.
         */

        /*
         * Generate the specified proxy class.
         */
        byte[] proxyClassFile = ProxyGenerator.generateProxyClass(
          proxyName, interfaces);  //生成一个以proxyName为类名的,实现了Interfaces里所有接口的类的字节码
        try {
          proxyClass = defineClass0(loader, proxyName,
            proxyClassFile, 0, proxyClassFile.length);  //加载生成的类
        } 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());
        }
      }
      // add to set of all generated proxy classes, for isProxyClass
      proxyClasses.put(proxyClass, null);

    } finally {
      /*
       * We must clean up the "pending generation" state of the proxy
       * class cache entry somehow. If a proxy class was successfully
       * generated, store it in the cache (with a weak reference);
       * otherwise, remove the reserved entry. In all cases, notify
       * all waiters on reserved entries in this cache.
       */
       //创建成功,则将cache中该key的pendingGenerationMarker替换为实际的代理类的弱引用,否则也要清除pendingGenerationMarker标记;不管是否成功,都要执行cache.notifyAll(),让其它要创建相同代理类并且执行了cache.wait()的线程恢复执行。
      synchronized (cache) {
        if (proxyClass != null) {
          cache.put(key, new WeakReference<Class<?>>(proxyClass));
        } else {
          cache.remove(key);
        }
        cache.notifyAll();
      }
    }
    return proxyClass; //最后返回代理类Class
  }

到这里,我们已经把动态代理的java源代码都解析完了,现在思路就很清晰了:

Proxy.newProxyInstance(ClassLoader loader,Class<?>[] interfaces,InvocationHandler h) 方法简单来说执行了以下操作:

1.生成一个实现了参数interfaces里所有接口且继承了Proxy的代理类的字节码,然后用参数里的classLoader加载这个代理类。

2.使用代理类父类的构造函数 Proxy(InvocationHandler h)来创造一个代理类的实例,将我们自定义的InvocationHandler的子类传入。

3.返回这个代理类实例,因为我们构造的代理类实现了interfaces(也就是我们程序中传入的subject.getClass().getInterfaces())里的所有接口,因此返回的代理类可以强转成Subject类型来调用接口中定义的方法。

现在我们知道了用Proxy.newProxyInstance()返回的subjectProxy可以成功强转成Subject类型来调用接口中定义的方法了,那么在调用方法后,代理类实例怎么进行处理的呢,这就需要看一下代理类的源码了。但是代理类是程序动态生成字节码加载的,怎么看源码呢?没关系,可以在main方法中加入System.getProperties().put("sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles","true"),这样就会把生成的代理类Class文件保存在本地磁盘上,然后再反编译可以得到代理类的源码:

package common;

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 Test.Subject
{
 private static Method m4;
 private static Method m1;
 private static Method m3;
 private static Method m0;
 private static Method m2;

 static
 {
   try {
     m4 = Class.forName("Test$Subject").getMethod("sayHello", new Class[0]);
     m1 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("equals", new Class[] { Class.forName("java.lang.Object") });
     m3 = Class.forName("Test$Subject").getMethod("sayHi", new Class[0]);
     m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode", new Class[0]);
     m2 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("toString", new Class[0]);
  } catch (Exception e) {
    throw new RuntimeException(e);
  }
 }

 public $Proxy0(InvocationHandler paramInvocationHandler)
 {
  super(paramInvocationHandler);
 }

 public final void sayHello()
 {
  try
  {
   this.h.invoke(this, m4, null);
   return;
  }
  catch (RuntimeException localRuntimeException)
  {
   throw localRuntimeException;
  }
  catch (Throwable localThrowable)
  {
    throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);
  }
 }

 public final boolean equals(Object paramObject)
 {
  try
  {
   return ((Boolean)this.h.invoke(this, m1, new Object[] { paramObject })).booleanValue();
  }
  catch (RuntimeException localRuntimeException)
  {
   throw localRuntimeException;
  }
  catch (Throwable localThrowable)
  {
    throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);
  }
 }

 public final void sayHi()
 {
  try
  {
   this.h.invoke(this, m3, null);
   return;
  }
  catch (RuntimeException localRuntimeException)
  {
   throw localRuntimeException;
  }
  catch (Throwable localThrowable)
  {
    throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);
  }
 }

 public final int hashCode()
 {
  try
  {
   return ((Integer)this.h.invoke(this, m0, null)).intValue();
  }
  catch (RuntimeException localRuntimeException)
  {
   throw localRuntimeException;
  }
  catch (Throwable localThrowable)
  {
    throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);
  }
 }

 public final String toString()
 {
  try
  {
   return (String)this.h.invoke(this, m2, null);
  }
  catch (RuntimeException localRuntimeException)
  {
   throw localRuntimeException;
  }
  catch (Throwable localThrowable)
  {
    throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);
  }
 }
}

我们可以看到代理类内部实现比较简单,在调用每个代理类每个方法的时候,都用反射去调h的invoke方法(也就是我们自定义的InvocationHandler的子类中重写的invoke方法),用参数传递了代理类实例、接口方法、调用参数列表,这样我们在重写的invoke方法中就可以实现对所有方法的统一包装了。

总结:

动态代理相对于静态代理在使用上的优点主要是能够对一个对象的所有方法进行统一包装,而且后期被代理的类添加方法的时候动态代理类不需要改动。

缺点是要求被代理的类必须实现了接口,因为动态代理类在实现的时候继承了Proxy类,java不支持多继承,因此动态代理类只能根据接口来定义方法。

最后动态代理之所以叫做动态代理是因为java在实现动态代理的时候,动态代理类是在运行时动态生成和加载的,相对的,静态代理类和其他普通类一下,在类加载阶段就加载了。

感谢阅读,希望能帮助到大家,谢谢大家对本站的支持!

(0)

相关推荐

  • 深度剖析java中JDK动态代理机制

    摘要 相比于静态代理,动态代理避免了开发人员编写各个繁锁的静态代理类,只需简单地指定一组接口及目标类对象就能动态的获得代理对象. 代理模式 使用代理模式必须要让代理类和目标类实现相同的接口,客户端通过代理类来调用目标方法,代理类会将所有的方法调用分派到目标对象上反射执行,还可以在分派过程中添加"前置通知"和后置处理(如在调用目标方法前校验权限,在调用完目标方法后打印日志等)等功能. 使用动态代理的五大步骤 1.通过实现InvocationHandler接口来自定义自己的Invocati

  • JAVA动态代理模式(从现实生活角度理解代码原理)

    所谓动态代理,即通过代理类:Proxy的代理,接口和实现类之间可以不直接发生联系,而可以在运行期(Runtime)实现动态关联. java动态代理主要是使用java.lang.reflect包中的两个类. InvocationHandler类 public Object invoke(Object obj,Method method,Object[] obs) 其中第一个参数 obj 指的是代理类,method是被代理的方法,obs是指被代理的方法的参数组.此方法由代理类来实现. Proxy类

  • Java动态代理分析及理解

    Java动态代理分析及理解 代理设计模式 定义:为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问. 动态代理使用 java动态代理机制以巧妙的方式实现了代理模式的设计理念. 代理模式示例代码 public interface Subject { public void doSomething(); } public class RealSubject implements Subject { public void doSomething() { System.out.println( "call

  • java 中动态代理(JDK,cglib)实例代码

    java 动态代理实例详解 1.jdk动态代理 /** * */ package com.sinosoft; /** *接口:编写一个委托类的接口,即静态代理的(Apple接口) * */ public interface Apple { public void phoneCall(); } /** * */ package com.sinosoft; /** * 实现一个真正的委托类,即静态代理的(AppleImpl类) * */ public class AppleImpl implemen

  • java 1.8 动态代理源码深度分析

    JDK8动态代理源码分析 动态代理的基本使用就不详细介绍了: 例子: class proxyed implements pro{ @Override public void text() { System.err.println("本方法"); } } interface pro { void text(); } public class JavaProxy implements InvocationHandler { private Object source; public Jav

  • java 动态代理的方法总结

    java 动态代理的方法总结 AOP的拦截功能是由java中的动态代理来实现的.说白了,就是在目标类的基础上增加切面逻辑,生成增强的目标类(该切面逻辑或者在目标类函数执行之前,或者目标类函数执行之后,或者在目标类函数抛出异常时候执行.不同的切入时机对应不同的Interceptor的种类,如BeforeAdviseInterceptor,AfterAdviseInterceptor以及ThrowsAdviseInterceptor等). 那么动态代理是如何实现将切面逻辑(advise)织入到目标类

  • Java 动态代理深入理解

    要想了解Java动态代理,首先要了解什么叫做代理,熟悉设计模式的朋友一定知道在Gof总结的23种设计模式中,有一种叫做代理(Proxy)的对象结构型模式,动态代理中的代理,指的就是这种设计模式. 在我看来所谓的代理模式,和23种设计模式中的"装饰模式"是一个东西.23种设计模式中将它们作为两种模式,网上也有些文章讲这两种模式的异同,从细节来看,确实可以人为地区分这两种模式,但是抽象到一定高度后,我认为这两种模式是完全一样的.因此学会了代理模式,也就同时掌握了装饰模式. 代理模式 代理模

  • 详解java JDK 动态代理类分析(java.lang.reflect.Proxy)

    详解java JDK 动态代理类分析(java.lang.reflect.Proxy) /** * JDK 动态代理类分析(java.lang.reflect.Proxy使用) * * @author 张明学 * */ public class ProxyStudy { @SuppressWarnings("unchecked") public static void main(String[] args) throws Exception { // 动态代理类:通用指定类加载器,和接

  • Java 动态代理与CGLIB详细介绍

    静态代理模式 因为需要对一些函数进行二次处理,或是某些函数不让外界知道时,可以使用代理模式,通过访问第三方,间接访问原函数的方式,达到以上目的. interface Hosee{ String sayhi(); } class Hoseeimpl implements Hosee{ @Override public String sayhi() { return "Welcome oschina hosee's blog"; } } class HoseeProxy implement

  • Java静态代理和动态代理总结

    静态代理 第一种实现(基于接口): 1>接口 public interface Hello { void say(String msg); } 2>目标类,至少实现一个接口 public class HelloImpl implements Hello { public void say(String msg) { System.out.println("Hi,"+msg); } } 3>代理类(与目标类实现相同接口,从而保证功能一致) public class He

  • java 代理模式及动态代理机制深入分析

    java 代理模式及动态代理机制深入分析 代理设计模式 代理是一种常用的设计模式,其目的就是为其他对象提供一个代理以控制对某个对象的访问.代理类负责为委托类预处理消息,过滤消息并转发消息,以及进行消息被委托类执行后的后续处理. 代理模式的作用是:为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问.在某些情况下,一个客户不想或者不能直接引用另一个对象,而代理对象可以在客户端和目标对象之间起到中介的作用. 代理模式一般涉及到的角色有: 抽象角色:声明真实对象和代理对象的共同接口: 代理角色:代理对象角色内

  • java 中动态代理详解及实例

    Java动态代理相关 先来看静态代理模式代码: package test; public interface Subject { public void doSomething(); } package test; public class RealSubject implements Subject{ public void doSomething() { System.out.println( "call doSomething()" ); } } package test; pu

  • 深入理解java动态代理机制

    retrofit是一个解耦性非常高的网络请求框架,最近在研究的时候发现了动态代理这个非常强大且实用的技术,这篇文章将作为retrofit的前置知识,让大家认识:动态代理有哪些应用场景,什么是动态代理,怎样使用,它的局限性在什么地方? 动态代理的应用场景 1. AOP-面向切面编程,程序解耦 简言之当你想要对一些类的内部的一些方法,在执行前和执行后做一些共同的的操作,而在方法中执行个性化操作的时候--用动态代理.在业务量庞大的时候能够降低代码量,增强可维护性. 2. 想要自定义第三放类库中的某些方

随机推荐