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Java Proxy和CGLIB动态代理原理
来源:网连代理 作者:admin 时间:2020-01-06 14:58:00

  动态代理在Java中有着广泛的应用,比如Spring AOP,Hibernate数据查询、测试框架的后端mock、RPC,Java注解对象获取等。静态代理的代理关系在编译时就确定了,而动态代理的代理关系是在编译期确定的。静态代理实现简单,适合于代理类较少且确定的情况,而动态代理则给我们提供了更大的灵活性。今天我们来探讨Java中两种常见的动态代理方式:JDK原生动态代理和CGLIB动态代理。

Java Proxy和CGLIB动态代理原理

  JDK原生动态代理

  先从直观的示例说起,假设我们有一个接口(interface Hello)和一个简单的实现类(HelloImp)

  //接口

  interface Hello{

  String sayHello(String str);

  }

  //实现

  class HelloImp implements Hello{

  Override

  public String sayHello(String str){

  return"HelloImp:"+str;

  }

  }

  这是java中再常见不过的场景了,使用接口制定协议,然后用不同的实现来实现具体行为。假设你已经拿到上述类库,如果我们通过日志记录对sayHello()的调用,使用静态代理可以这样做:

  //静态代理方式

  class StaticProxiedHello implements Hello{

  ...

  private Hello hello=new HelloImp();

  Override

  public String sayHello(String str){

  logger.info("You said:"+str);

  return hello.sayHello(str);

  }

  }

  上述的静态代理类StaticProxiedHello做为HelloImp的代理,实现了相同的Hello接口,使用java动态代理可以这样做:

  1.首先实现一个InvocationHandler,方法调用会被转发到该类的invoke()方法。

  2.然后在需要使用Hello的时候,通过JDK动态代理获取Hello的代理对象。

  //Java Proxy

  //1.首先实现一个InvocationHandler,方法调用会被转发到该类的invoke()方法。

  class LogInvocationHandler implements InvocationHandler{

  ...

  private Hello hello;

  public LogInvocationHandler(Hello hello){

  this.hello=hello;

  }

  Override

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

  if("sayHello".equals(method.getName())){

  logger.info("You said:"+Arrays.toString(args));

  }

  return method.invoke(hello,args);

  }

  }

  //2.然后在需要使用Hello的时候,通过JDK动态代理获取Hello的代理对象。

  Hello hello=(Hello)Proxy.newProxyInstance(getClass().getClassLoader(),//1.类加载器

  new Class<?>[]{Hello.class},//2.代理需要实现的接口,可以有多个

  new LogInvocationHandler(new HelloImp()));//3.方法调用的实际处理者

  System.out.println(hello.sayHello("I love you!"));

  运行上述代码输出结果:

  日志信息:You said:[I love you!]

  HelloImp:I love you!

  上述代码的关键是Proxy.newProxyInstance(ClassLoder loder,Class<?>interfance,InvocationHandler handler)方法,该方法会根据指定的参数动态创建代理对象,三个参数的意义如下:

  1.loder:指定代理对象的类加载器;

  2.interface:代理对象需要实现的接口,可以同时指定多个接口;

  3.handler:方法调用的实际处理者,代理对象的方法调用都会转发到这里。

  newProxyInstance()会返回一个实现了指定接口的代理对象,对该对象的所有方法调用都会转发给InvocationHandler.invoke()方法,理解上述代码需要对java的反射机制有一定的了解动态代理的神奇之处在于:

  1.代理对象是在程序运行时产生的,而不是编译期;

  2.对代理对象的所有接口方法调用都会转发到InvcationHandler.invoke()方法,在invoke()方法里我们可以加入任何逻辑,比如修改方法参数,加入日志功能,安全检查功能等;之后我们通过某种方式执行真正的方法体,实例中通过反射调用了Hello对象的相应方法。还可以通过RPC调用远程方法。

  注意1:对于从Object中继承的方法,JDK Proxy会把hashCode()、equals()、toString()这三个非接口方法转发给InvocationHandler,其余的Object方法则不会转发。详见JDK Proxy官方文档。

  如果对JDK代理后的对象类型进行深挖,可以看到如下信息:

  #Hello代理对象的类型信息

  class=class jdkproxy.$Proxy0

  superClass=class java.lang.reflect.Proxy

  interfaces:interface jdkproxy.Hello

  invocationHandler=jdkproxy.LogInvocationHandler a09ee92

  代理对象的类型是jdkproxy.$Proxy0,这个是动态生成的类型,类名是形如$ProxyN的形式;父类是java.lang.reflect.Proxy,所有的JDK动态代理都会继承这个类;同时实现了Hello接口也就是我们接口列表中指定的那些接口。

  jdkproxy.$Proxy0具体实现:

  //JDK代理类具体实现

  public final class$Proxy0 extends Proxy implements Hello{

  ...

  public$Proxy0(InvocationHandler invocationhandler){

  super(invocationhandler);

  }

  ...

  Override

  public final String sayHello(String str){

  ...

  return super.h.invoke(this,m3,new Object[]{str});//将方法调用转发给invocationhandler

  ...

  }

  ...

  }

  这些逻辑没什么复杂之处,但是他们是在运行时动态产生的,无需我们手动编写。更多详情,可参考BrightLoong的Java静态代理&动态代理笔记

  Java动态代理为我们提供了非常灵活的代理机制,但Java动态代理是基于接口的,如果对象没有实现接口我们该如何代理呢?CGLIB登场。

  CGLIB(Code Generation Library)是一个基于ASM的字节码生成库,它允许我们在运行时对字节码进行修改和动态生成。CGLIB通过继承方式实现代理。

  来看示例,假设我们有一个没有实现任何接口的类HelloConcrete:

  public class HelloConcrete{

  public String sayHello(String str){

  return"HelloConcrete:"+str;

  }

  }

  因为没有实现接口该类无法使用JDK代理,通过CGBL代理实现如下:

  1.首先实现一个MethodInterceptor,方法调用会被转发到该类的intercept()方法。

  2.然后再需要使用HelloConcrete的时候通过CGLB动态代理获得代理对象。

  //CGLIB动态代理

  //1.首先实现一个MethodInterceptor,方法调用会被转发到该类的intercept()方法。

  class MyMethodInterceptor implements MethodInterceptor{

  ...

  Override

  public Object intercept(Object obj,Method method,Object[]args,MethodProxy proxy)throws Throwable{

  logger.info("You said:"+Arrays.toString(args));

  return proxy.invokeSuper(obj,args);

  }

  }

  //2.然后在需要使用HelloConcrete的时候,通过CGLIB动态代理获取代理对象。

  Enhancer enhancer=new Enhancer();

  enhancer.setSuperclass(HelloConcrete.class);

  enhancer.setCallback(new MyMethodInterceptor());

  HelloConcrete hello=(HelloConcrete)enhancer.create();

  System.out.println(hello.sayHello("I love you!"));

  运行上述代码输出结果:

  日志信息:You said:[I love you!]

  HelloConcrete:I love you!

  上述代码中,我们通过CGLIB的Enhancer来指定要代理的目标对象、实际处理代理逻辑的对象,最终通过调用create()方法得到代理对象,对这个对象所有非final方法的调用都会转发给MethodInterceptor.intercept()方法,在intercept()方法里我们可以加入任何逻辑,比如修改方法参数,加入日志功能、安全检查功能等;通过调用MethodProxy.invokeSuper()方法,我们将调用转发给原始对象,具体到本例,就是HelloConcrete的具体方法。CGLIG中MethodInterceptor的作用跟JDK代理中的InvocationHandler很类似,都是方法调用的中转站。

  注意:对于从Object中继承的方法,CGLIB代理也会进行代理,如hashCode()、equals()、toString()等,但是getClass()、wait()等方法不会,因为它是final方法,CGLIB无法代理。

  如果对CGLIB代理之后的对象类型进行深挖,可以看到如下信息:

  #HelloConcrete代理对象的类型信息

  class=class cglib.HelloConcrete

  EnhancerByCGLIB

  EnhancerByCGLIB

  e3734e52

  superClass=class lh.HelloConcrete

  interfaces:

  interface net.sf.cglib.proxy.Factory

  invocationHandler=not java proxy class

  我们看到使用CGLIB代理之后的对象类型是cglib.HelloConcrete

  EnhancerByCGLIB

  EnhancerByCGLIB

  e3734e52,这是CGLIB动态生成的类型;父类是HelloConcrete,印证了CGLIB是通过继承实现代理;同时实现了net.sf.cglib.proxy.Factory接口,这个接口是CGLIB自己加入的,包含一些工具方法。

  注意,既然是继承就不得不考虑final的问题。我们知道final类型不能有子类,所以CGLIB不能代理final类型,遇到这种情况会抛出类似如下异常:

  java.lang.IllegalArgumentException:Cannot subclass final class cglib.HelloConcrete

  同样的,final方法是不能重载的,所以也不能通过CGLIB代理,遇到这种情况不会抛异常,而是会跳过final方法只代理其他方法。

  如果你还对代理类cglib.HelloConcrete

  EnhancerByCGLIB

  EnhancerByCGLIB

  e3734e52具体实现感兴趣,它大致长这个样子:

  //CGLIB代理类具体实现

  public class HelloConcrete$$EnhancerByCGLIB$$e3734e52 extends HelloConcrete implements Factory{

  ...

  private MethodInterceptor CGLIB$CALLBACK_0;//~~

  ...

  public final String sayHello(String paramString){

  ...

  MethodInterceptor tmp17_14=CGLIB$CALLBACK_0;

  if(tmp17_14!=null){//将请求转发给MethodInterceptor.intercept()方法。

  return(String)tmp17_14.intercept(this,CGLIB$sayHello$0$Method,new Object[]{paramString},CGLIB$sayHello$0$Proxy);

  }

  return super.sayHello(paramString);

  }

  ...

  }

  上述代码我们看到,当调用代理对象的sayHello()方法时,首先会尝试转发给MethodInterceptor.intercept()方法,如果没有MethodInterceptor就执行父类的sayHello()。这些逻辑没什么复杂之处,但是他们是在运行时动态产生的,无需我们手动编写。如何获取CGLIB代理类字节码可参考Access the generated byte[]array directly。


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