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Java动态代理机制详解

时间:2017-08-10 13:20 来源:华清远见JAVA学院

JDK是Java学习当中特别重要的一个部分,其中Java动态代理机制也是个比较难的部分,今天华清Java学院小编就和大家分享下Java动态代理机制详解,希望对大家有所帮助。

Java动态代理机制详解

什么是代理模式

代理模式的特征:代理类与委托类有同样的接口,代理类与委托类之间通常会存在关联关系,一个代理类对象与一个委托类对象关联,代理类对象本身并不真正实现服务,而是通过调用委托类对象的相关方法,来提供特定的服务。正是如此,代理类可以在调用委托类服务方法的前后运行一些其它逻辑,以增强委托类的功能。

按照代理的创建时期,代理类可以分为两种:

静态代理:由程序员创建或特定工具自动生成源代码,再对其编译。在程序运行前,代理类的.class文件就已经存在了。

动态代理:在程序运行时,运用反射机制动态创建而成。

Java动态代理机制详解

一、主要涉及类及其主要方法

1、java.lang.reflect.Proxy

Proxy 提供用于创建动态代理类和实例的静态方法:

[java] view plain copystatic Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class[] interfaces, InvocationHandler h)

返回代理类的一个实例,返回后的代理类可以当作被代理类使用(二者实现了共同的接口,因此可以替代被代理使用)。

2、java.lang.reflect.InvocationHandler

InvocationHandler 是代理实例的调用处理程序实现的接口,该接口中仅定义了一个方法:

[java] view plain copyObject invoke(Object obj,Method method, Object[] args)

在实际使用时,第一个参数obj实际就是动态代理类代理类$Proxy0的实例,method是被代理的方法,args为该方法的参数数组。

需要注意的是obj参数,如果将其强制转换为业务接口并调用其中的业务方法,这样会又会调用super.h.invoke(this, m3, null)方法,也就是又进到本方法来,引起死循环。

二、Java动态代理机制实现的一个简单例子

被代理对象的接口及实现类:

[java] view plain copypublic interface Manager {

public void modify();

}

public class ManagerImpl implements Manager {

public void modify() {

System.out.println("*******modify()方法被调用");

}}

业务代理类:

[java] view plain copypublic class BusinessHandler implements InvocationHandler {

private Object object = null;

public BusinessHandler(Object object) {

this.object = object;

}

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

System.out.println("do something before method");

Object ret = method.invoke(this.object, args);

System.out.println("do something after method");

return ret;

}}

客户端调用:

[java] view plain copypublic class Client {

public static void main(String[] args) {

ManagerImpl managerImpl = new ManagerImpl();

BusinessHandler securityHandler = new BusinessHandler(managerImpl);

Class clazz = managerImpl.getClass();

Manager managerProxy = (Manager) Proxy.newProxyInstance(clazz.getClassLoader(),clazz.getInterfaces(), securityHandler);

managerProxy.modify();

}}

执行结果:

[java] view plain copydo something before method

*******modify()方法被调用

do something after method

三、示例运行原理分析

现在将上面的例子运行机制分析一下,按照客户端main方法执行流程进行分析。

1、Proxy类源码

main方法中的前三行代码都是为创建代理对象作准备,没有什么可说的,重点在第四行创建代理对象。那么首先来看一下JDK动态代理核心类Proxy的主要源码:

[java] view plain copypackage java.lang.reflect;

// 导入部分省略

public class Proxy implements java.io.Serializable {

private final static String proxyClassNamePrefix = "$Proxy";

private final static Class[] constructorParams = { InvocationHandler.class };

protected InvocationHandler h;

private Proxy() {

}

protected Proxy(InvocationHandler h) {

this.h = h;

}

public static Class getProxyClass(ClassLoader loader, Class... interfaces) throws IllegalArgumentException {

// 省略一些代码

return proxyClass;

}

public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class[] interfaces, InvocationHandler h)

throws IllegalArgumentException {

if (h == null) {

throw new NullPointerException();

}

Class cl = getProxyClass(loader, interfaces);

try {

Constructor cons = cl.getConstructor(constructorParams);

return (Object) cons.newInstance(new Object[] { h });

} 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());

}}

public static boolean isProxyClass(Class cl) { }

public static InvocationHandler getInvocationHandler(Object proxy) throws IllegalArgumentException { }

private static native Class defineClass0(ClassLoader loader, String name, byte[] b, int off, int len);

}

2、获取代理对象

在客户端代码的第四我们调用了Proxy类的静态方法newProxyInstance来创建代理对象,那么就让我们进入newProxyInstance方法来看看程序究竟做了哪些操作:

[java] view plain copypublic static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class[] interfaces, InvocationHandler h) throws IllegalArgumentException {

if (h == null) {

throw new NullPointerException();

}

Class cl = getProxyClass(loader, interfaces);

try {

Constructor cons = cl.getConstructor(constructorParams);

return (Object) cons.newInstance(new Object[] { h });

} 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());

}}

由newProxyInstance方法的源码可以看到该方法在被调用后主要做了以下几件事:

A、创建动态代理类

首先根据方法被调用时传进来的参数(类加载器loader和业务类实现的所有接口组成的数组interfaces)去调用getProxyClass(loader, interfaces)方法,该方法用于创建代理类$Proxy0,也就是动态生成$Proxy0类的Class对象,认真分析getProxyClass方法的实现源码后可以发现该方法创建的$Proxy0类实现了参数interfaces数组中的所有接口并继承了Proxy类。

[java] view plain copyClass cl = getProxyClass(loader, interfaces);

其实在getProxyClass方法中调用了sun.misc.ProxyGenerator.generateProxyClass方法来完成生成字节码的动作,该方法可以在运行时产生一个描述代理类的字节码byte[]数组。如果我们想看一下这个方法在运行时产生的代理类是什么样子,我们需要在main方法中加入一条代码:

[java] view plain copySystem.getProperties().put("sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles","true");

加入上面这句代码后,在前面的示例中会创建一个名为“$Proxy0.class”的代码类Class文件,反编译后类的代码如下(其它动态代理类类似):

[java] view plain copypublic final class $Proxy0 extends Proxy implements Manager {

private static Method m1;

private static Method m0;

private static Method m3;

private static Method m2;

static {

try {

m1 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("equals",new Class[] { Class.forName("java.lang.Object") });

m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode",new Class[0]);

m3 = Class.forName("com.ml.test.Manager").getMethod("modify",new Class[0]);

m2 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("toString",new Class[0]);

} catch (NoSuchMethodException nosuchmethodexception) {

throw new NoSuchMethodError(nosuchmethodexception.getMessage());

} catch (ClassNotFoundException classnotfoundexception) {

throw new NoClassDefFoundError(classnotfoundexception.getMessage());

}}

// 构造方法直接调用父类的构造方法,将invocationhandler传入,Proxy接受后存入实例变量h中

public $Proxy0(InvocationHandler invocationhandler) {

super(invocationhandler);

}

public final boolean equals(Object obj) {

try {

return ((Boolean) super.h.invoke(this, m1, new Object[] { obj })).booleanValue();

} catch (Throwable throwable) {

throw new UndeclaredThrowableException(throwable);

}}

public final int hashCode() {

try {

return ((Integer) super.h.invoke(this, m0, null)).intValue();

} catch (Throwable throwable) {

throw new UndeclaredThrowableException(throwable);

}}

public final void modify() {

try {

super.h.invoke(this, m3, null);

return;

} catch (Error e) {

} catch (Throwable throwable) {

throw new UndeclaredThrowableException(throwable);

}}

public final String toString() {

try {

return (String) super.h.invoke(this, m2, null);

} catch (Throwable throwable) {

throw new UndeclaredThrowableException(throwable);

}}}

B、获取代理类构造方法

在获取创建动态代理类后,程序就通过Java反射机制获取代理类$Proxy0类的构造方法:

[java] view plain copyConstructor cons = cl.getConstructor(constructorParams);

其中getConstructor方法的参数constructorParams定义在Proxy类的变量声明区域:

[java] view plain copyprivate final static Class[] constructorParams = { InvocationHandler.class };

由此可见getConstructor方法获取的构造方法只有一个类型为InvocationHandler的参数,其实也就是$Proxy0类中的:

[java] view plain copypublic $Proxy0(InvocationHandler invocationhandler) {

super(invocationhandler);

}

C、创建代理对象

代码在获取到代理类$Proxy0类的构造方法后随即以InvocationHandler为参数利用Java反射机制创建了该类的实例并返回,这样我们在客户端中就获得了代理对象的引用:

[java] view plain copyreturn (Object) cons.newInstance(new Object[] { h });

接合$Proxy0类的构造方法的定义可以看出$Proxy0的构造方法中直接调用了父类的构造器并传入invocationhandler作为参数:

[java] view plain copypublic $Proxy0(InvocationHandler invocationhandler) {

super(invocationhandler);

}

由于其继承的是Proxy类,因此也就是调用了Proxy类的构造方法:

[java] view plain copyprotected Proxy(InvocationHandler h) {

this.h = h;

}

Proxy构造方法仅为实例变量h赋值,至此代理对象已经被建立出来,然后将该对象返回,我们得到该对象后将其强制转换为Manager类型($Proxy0类实现了该接口,如果是我们业务类实现了多个接口,此处可以将代理对象转换为任意接口类型)。

3、业务代理

客户端代码执行完第四行后我们获得了代理对象并将其转为Manager类型,然后在第五行时我们调用了代理对象的业务方法,由于该代理对象实际是$Proxy0类的实例,因此此时进入的是$Proxy0类中的modify()方法:

[java] view plain copypublic final void modify() {

try {

super.h.invoke(this, m3, null);

return;

} catch (Error e) {

} catch (Throwable throwable) {

throw new UndeclaredThrowableException(throwable);

}}

由代码可见在代理对象的业务方法modify中调用的是父对象中InvocationHandler类型的实例变量h的invoke()方法并传入了三个参数:第一个是代理对象自身;第二个就是代理的方法对象;第三个为调用方法的参数,此处为null。

至此,程序进入到InvocationHandler的invoke()函数执行,也就我们实现的InvocationHandler中的invoke方法,也就完成了对目标方法的拦截。

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