什么是jdk动态代理
JDK的动态代理，就是在程序运行的过程中，根据被代理的接口来动态生成代理类的class文件，并加载运行的过程。JDK从1.3开始支持动态代理。那么JDK是如何生成动态代理的呢？JDK动态代理为什么不支持类的代理，只支持接口的代理？
首先来看一下如何使用JDK动态代理。JDK提供了java.lang.reflect.Proxy类来实现动态代理的，可通过它的newProxyInstance来获得代理实现类。同时对于代理的接口的实际处理，是一个java.lang.reflect.InvocationHandler，它提供了一个invoke方法供实现者提供相应的代理逻辑的实现。可以对实际的实现进行一些特殊的处理，像Spring AOP中的各种advice。
简单使用
1.定义被代理接口
public interface HelloWorld { void sayHello(String name); }
2.接口实现类
public class HelloWorldImpl implements HelloWorld{ @Override public void sayHello(String name) { System.out.println("hello"+name); } }
3.实现一个java.lang.reflect.InvocationHandler：对方法的增强
public class CustomInvocationHandler implements InvocationHandler { private Object target; public CustomInvocationHandler(Object target){ this.target=target; } @Override public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable { System.out.println("Before invocation"); Object retVal = method.invoke(target, args); System.out.println("After invocation"); return retVal; } }
4.使用代理
public class ProxyTest { public static void main(String[] args) { System.getProperties().put("sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles", "true"); CustomInvocationHandler handler = new CustomInvocationHandler(new HelloWorldImpl()); HelloWorld proxy = (HelloWorld) Proxy.newProxyInstance( ProxyTest.class.getClassLoader(), new Class[]{HelloWorld.class}, handler); proxy.sayHello("Mikan"); } }
5.输出
Before invocation
helloMikan
After invocation
原理
<1>
@CallerSensitive public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces, InvocationHandler h) throws IllegalArgumentException { Objects.requireNonNull(h); //clone代理接口 class对象 final Class<?>[] intfs = interfaces.clone(); final SecurityManager sm = System.getSecurityManager(); if (sm != null) { checkProxyAccess(Reflection.getCallerClass(), loader, intfs); } /* * 生成代理类的class */ Class<?> cl = getProxyClass0(loader, intfs); /* * 使用我们实现的InvocationHandler作为参数调用构造方法来获得代理类的实例 */ try { if (sm != null) { checkNewProxyPermission(Reflection.getCallerClass(), cl); } // 有了代理类的实例 使用我们实现的InvocationHandler作为参数调用构造方法来获得代理类的实例 final Constructor<?> cons = cl.getConstructor(constructorParams); final InvocationHandler ih = h; if (!Modifier.isPublic(cl.getModifiers())) { AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<Void>() { public Void run() { cons.setAccessible(true); return null; } }); } //构造函数创建<2> 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); } }
<2>
//缓存是弱引用 每次gc后都会回收 具体创建看ProxyClassFactory<3> private static final WeakCache<ClassLoader, Class<?>[], Class<?>> proxyClassCache = new WeakCache<>(new Proxy.KeyFactory(), new Proxy.ProxyClassFactory()); private static Class<?> getProxyClass0(ClassLoader loader, Class<?>... interfaces) { // 代理的接口数量不能超过65535 if (interfaces.length > 65535) { throw new IllegalArgumentException("interface limit exceeded"); } //JDK对代理进行了缓存，如果已经存在相应的代理类，则直接返回，否则才会通过ProxyClassFactory来创建代理 return proxyClassCache.get(loader, interfaces); }
<3>
//Proxy内部静态类 private static final class ProxyClassFactory implements BiFunction<ClassLoader, Class<?>[], Class<?>> { // 所有代理类名字的前缀 如class com.sun.proxy.$Proxy0 private static final String proxyClassNamePrefix = "$Proxy"; // // 用于生成代理类名字的计数器 private static final AtomicLong nextUniqueNumber = new AtomicLong(); @Override public Class<?> apply(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces) { Map<Class<?>, Boolean> interfaceSet = new IdentityHashMap<>(interfaces.length); for (Class<?> intf : interfaces) { Class<?> interfaceClass = null; try { //根据classLoader获取被代理接口的class interfaceClass = Class.forName(intf.getName(), false, loader); } catch (ClassNotFoundException e) { } //不相等表示传入的classLoader和被代理接口不一致校验失败 if (interfaceClass != intf) { throw new IllegalArgumentException( intf + " is not visible from class loader"); } //非接口类型报错 if (!interfaceClass.isInterface()) { throw new IllegalArgumentException( interfaceClass.getName() + " is not an interface"); } /* * 避免重复定义被代理接口 如果从夫定义报错 */ if (interfaceSet.put(interfaceClass, Boolean.TRUE) != null) { throw new IllegalArgumentException( "repeated interface: " + interfaceClass.getName()); } } String proxyPkg = null; //存储代理类的包名 int accessFlags = Modifier.PUBLIC | Modifier.FINAL; // 对于非公共接口，代理类的包名与接口的相同 for (Class<?> intf : interfaces) { int flags = intf.getModifiers(); if (!Modifier.isPublic(flags)) { accessFlags = Modifier.FINAL; String name = intf.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"); } } } //公共接口统一用com.sun.proxy作为包名 if (proxyPkg == null) { // if no non-public proxy interfaces, use com.sun.proxy package proxyPkg = ReflectUtil.PROXY_PACKAGE + "."; } /* * 计数器+1 */ long num = nextUniqueNumber.getAndIncrement(); //获得代理类的全名称 String proxyName = proxyPkg + proxyClassNamePrefix + num; /* * 这里才是真正的生成代理类的字节码的地方 */ byte[] proxyClassFile = ProxyGenerator.generateProxyClass( proxyName, interfaces, accessFlags); try { //根据二进制字节码返回相应的Class实例 return defineClass0(loader, proxyName, proxyClassFile, 0, proxyClassFile.length); } 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()); } } }
如何动态生成字节码
ProxyGenerator是sun.misc包中的类，它没有开源，但是可以反编译来一探究竟：
public static byte[] generateProxyClass(final String var0, Class[] var1) { ProxyGenerator var2 = new ProxyGenerator(var0, var1); final byte[] var3 = var2.generateClassFile(); // 这里根据参数配置，决定是否把生成的字节码（.class文件）保存到本地磁盘，我们可以通过把相应的class文件保存到本地，再反编译来看看具体的实现，这样更直观 if(saveGeneratedFiles) { AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction() { public Void run() { try { FileOutputStream var1 = new FileOutputStream(ProxyGenerator.dotToSlash(var0) + ".class"); var1.write(var3); var1.close(); return null; } catch (IOException var2) { throw new InternalError("I/O exception saving generated file: " + var2); } } }); } return var3; }
saveGeneratedFiles这个属性的值从哪里来呢：
private static final boolean saveGeneratedFiles = ((Boolean)AccessController.doPrivileged(new GetBooleanAction("sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles"))).booleanValue();
GetBooleanAction实际上是调用Boolean.getBoolean(propName)来获得的，而Boolean.getBoolean(propName)调用了System.getProperty(name)，所以我们可以设置sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles这个系统属性为true来把生成的class保存到本地文件来查看
这里要注意，当把这个属性设置为true时，生成的class文件及其所在的路径都需要提前创建，否则会抛出FileNotFoundException异常。如：
Exception in thread "main" java.lang.InternalError: I/O exception saving generated file: java.io.FileNotFoundException: com/sun/proxy/$Proxy0.class (No such file or directory) at sun.misc.ProxyGenerator$1.run(ProxyGenerator.java:336) at sun.misc.ProxyGenerator$1.run(ProxyGenerator.java:327) at java.security.AccessController.doPrivileged(Native Method) at sun.misc.ProxyGenerator.generateProxyClass(ProxyGenerator.java:326) at java.lang.reflect.Proxy$ProxyClassFactory.apply(Proxy.java:672) at java.lang.reflect.Proxy$ProxyClassFactory.apply(Proxy.java:592) at java.lang.reflect.WeakCache$Factory.get(WeakCache.java:244) at java.lang.reflect.WeakCache.get(WeakCache.java:141) at java.lang.reflect.Proxy.getProxyClass0(Proxy.java:455) at java.lang.reflect.Proxy.newProxyInstance(Proxy.java:738) at com.mikan.proxy.ProxyTest.main(ProxyTest.java:15) at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method) at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:57) at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43) at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:606) at com.intellij.rt.execution.application.AppMain.main(AppMain.java:140)
即我们要在运行当前main方法的路径下创建com/sun/proxy目录，并创建一个$Proxy0.class文件，才能够正常运行并保存class文件内容。
反编译$Proxy0.class文件，如下所示：
package com.sun.proxy; import com.mikan.proxy.HelloWorld; 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 HelloWorld { private static Method m1; private static Method m3; private static Method m0; private static Method m2; public $Proxy0(InvocationHandler paramInvocationHandler) { super(paramInvocationHandler); } public final boolean equals(Object paramObject) { try { return ((Boolean)this.h.invoke(this, m1, new Object[] { paramObject })).booleanValue(); } catch (Error|RuntimeException localError) { throw localError; } catch (Throwable localThrowable) { throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable); } } public final void sayHello(String paramString) { try { this.h.invoke(this, m3, new Object[] { paramString }); return; } catch (Error|RuntimeException localError) { throw localError; } catch (Throwable localThrowable) { throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable); } } public final int hashCode() { try { return ((Integer)this.h.invoke(this, m0, null)).intValue(); } catch (Error|RuntimeException localError) { throw localError; } catch (Throwable localThrowable) { throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable); } } public final String toString() { try { return (String)this.h.invoke(this, m2, null); } catch (Error|RuntimeException localError) { throw localError; } catch (Throwable localThrowable) { throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable); } } static { try { m1 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("equals", new Class[] { Class.forName("java.lang.Object") }); m3 = Class.forName("com.mikan.proxy.HelloWorld").getMethod("sayHello", new Class[] { Class.forName("java.lang.String") }); m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode", new Class[0]); m2 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("toString", new Class[0]); return; } catch (NoSuchMethodException localNoSuchMethodException) { throw new NoSuchMethodError(localNoSuchMethodException.getMessage()); } catch (ClassNotFoundException localClassNotFoundException) { throw new NoClassDefFoundError(localClassNotFoundException.getMessage()); } } }
可以看到，动态生成的代理类有如下特性：
继承了Proxy类，实现了代理的接口，由于java不能多继承，这里已经继承了Proxy类了，不能再继承其他的类，所以JDK的动态代理不支持对实现类的代理，只支持接口的代理。
提供了一个使用InvocationHandler作为参数的构造方法。
生成静态代码块来初始化接口中方法的Method对象，以及Object类的equals、hashCode、toString方法。
重写了Object类的equals、hashCode、toString，它们都只是简单的调用了InvocationHandler的invoke方法，即可以对其进行特殊的操作，也就是说JDK的动态代理还可以代理上述三个方法。
代理类实现代理接口的sayHello方法中，只是简单的调用了InvocationHandler的invoke方法，我们可以在invoke方法中进行一些特殊操作，甚至不调用实现的方法，直接返回。