【深度思考】聊聊JDK动态代理原理

1. 示例

首先,定义一个接口:

public interface Staff {
    void work();
}

然后,新增一个类并实现上面的接口:

public class Coder implements Staff {
    @Override
    public void work() {
        System.out.println("认真写bug……");
    }
}

假设现在有这么一个需求:在不改动以上类代码的前提下,对该方法增加一些前置操作或者后置操作。

接下来就来讲解下,如何使用JDK动态代理来实现这个需求。

首先,自定义一个调用处理器,实现java.lang.reflect.InvocationHandler接口并重写invoke方法:

public class AttendanceInvocationHandler implements InvocationHandler {
    private final Object target;

    public AttendanceInvocationHandler(Object target) {
        this.target = target;
    }

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        System.out.println("上班打卡……");

        Object invoke = method.invoke(target, args);

        System.out.println("下班打卡……");

        return invoke;
    }
}

重点看下Object invoke = method.invoke(target, args);,该行代码会执行真正的目标方法,在这前后,我们可以添加一些增强逻辑。

然后,新建个测试类,看下JDK动态代理如何使用:

public class JdkProxyTest {
    public static void main(String[] args) {
        Coder coder = new Coder();
        AttendanceInvocationHandler h = new AttendanceInvocationHandler(coder);
        // 创建代理对象
        Object proxyInstance = Proxy.newProxyInstance(coder.getClass().getClassLoader(),
                coder.getClass().getInterfaces(),
                h);
        Staff staff = (Staff) proxyInstance;
        staff.work();
    }
}

运行以上代码,效果如下图所示:

【深度思考】聊聊JDK动态代理原理

从运行结果可以看出,在目标方法的前后,执行了自定义的操作。

2. 原理

这里理解2个概念,目标对象和代理对象,

目标对象是真正要调用的对象,上面示例中的Coder类就是目标对象,

代理对象是JDK自动生成的对象,在代理对象内部会去调用目标对象的目标方法。

JDK动态代理的核心就是上面示例中的Proxy.newProxyInstance方法,方法签名如下图所示:

【深度思考】聊聊JDK动态代理原理

第1个参数传入的是目标对象的ClassLoader,第2个参数传入的是目标对象的接口信息,第3个参数传入的是自定义的InvocationHandler。

然后看下该方法的实现逻辑,先看第1处重点:

【深度思考】聊聊JDK动态代理原理

注释翻译过来是:查找或者生成指定的代理类。

该方法会生成代理类的字节码文件(也可能是从缓存中读取),核心逻辑在ProxyClassFactory类的apply方法中,

该方法中定义了生成的代理类的包名以及文件名:

【深度思考】聊聊JDK动态代理原理

【深度思考】聊聊JDK动态代理原理

因此默认情况下,自动生成的代理类名称是com.sun.proxy.$Proxy0

该方法最后会生成代理类的字节码,默认情况下不会保存到文件系统,但可以通过参数指定保存到文件系统:

【深度思考】聊聊JDK动态代理原理

【深度思考】聊聊JDK动态代理原理

可以看出,保存不保存到文件系统,受saveGeneratedFiles的影响,其定义如下所示:

private static final boolean saveGeneratedFiles = (Boolean)AccessController.doPrivileged(new GetBooleanAction("sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles"));

所以可以通过指定sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles参数来让生成的代理类字节码文件保存到文件系统中。

然后看第2处重点:

【深度思考】聊聊JDK动态代理原理

先是获取构造函数,然后是生成代理类对象的实例。

3. 为什么必须要基于接口?

思考一个问题,为什么JDK动态代理必须要基于接口,带着这个问题,我们看下动态生成的代理类com.sun.proxy.$Proxy0长什么样子?

JVM参数里添加参数-Dsun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles=true,然后启动上面示例中的测试代码:

【深度思考】聊聊JDK动态代理原理

【深度思考】聊聊JDK动态代理原理

生成的代理类字节码文件保存在项目根目录下的com/sun/proxy目录下:

【深度思考】聊聊JDK动态代理原理

在IDEA中打开后,如下图所示:

【深度思考】聊聊JDK动态代理原理

在静态代码块中,对静态变量m0、m1、m2、m3进行了赋值,其中m3是要执行的目标方法。

在构造方法中,执行的是super(var1);,也就是父类Proxy的构造方法:

【深度思考】聊聊JDK动态代理原理

该方法是将我们自定义的InvocationHandler赋值给了父类的变量h。

而以下测试代码实际执行的是代理类$Proxy0里的work方法:

Staff staff = (Staff) proxyInstance;
staff.work();

【深度思考】聊聊JDK动态代理原理

代理类$Proxy0里的work方法实际执行的是自定义InvocationHandler里的invoke方法:

【深度思考】聊聊JDK动态代理原理

因此在执行目标方法前后,执行了自定义的前置操作和后置操作。

了解了这个调用过程,就理解了为什么JDK动态代理必须要基于接口,因为动态生成的代理类已经继承了类java.lang.reflect.Proxy

Java又是单继承的,如果想要继续对类进行扩展,只能通过实现接口的方式。

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