java动态代理实现与原理详细分析

一、代理模式

代理模式是常用的java设计模式，他的特征是代理类与委托类有同样的接口，代理类主要负责为委托类预处理消息、过滤消息、把消息转发给委托类，以及事后处理消息等。代理类与委托类之间通常会存在关联关系，一个代理类的对象与一个委托类的对象关联，代理类的对象本身并不真正实现服务，而是通过调用委托类的对象的相关方法，来提供特定的服务。简单的说就是，我们在访问实际对象时，是通过代理对象来访问的，代理模式就是在访问实际对象时引入一定程度的间接性，因为这种间接性，可以附加多种用途。

二、静态代理

1、静态代理

静态代理：由程序员创建或特定工具自动生成源代码，也就是在编译时就已经将接口，被代理类，代理类等确定下来。在程序运行之前，代理类的.class文件就已经生成。

2、静态代理简单实现

假如一个班的同学要向老师交班费，但是都是通过班长把自己的钱转交给老师。这里，班长就是代理学生上交班费，班长就是学生的代理。

首先，我们创建一个Person接口。这个接口就是学生（被代理类），和班长（代理类）的公共接口，他们都有上交班费的行为。这样，学生上交班费就可以让班长来代理执行。

/**
 * 创建Person接口
 * @author Gonjan
 */
public interface Person {
    //上交班费
    void giveMoney();
}

Student类实现Person接口。Student可以具体实施上交班费的动作。

public class Student implements Person {
    private String name;
    public Student(String name) {
        this.name = name;
    }
    
    @Override
    public void giveMoney() {
       System.out.println(name + "上交班费50元");
    }
}

StudentsProxy类，这个类也实现了Person接口，但是还另外持有一个学生类对象，由于实现了Peson接口，同时持有一个学生对象，那么他可以代理学生类对象执行上交班费（执行giveMoney()方法）行为。

/**
 * 学生代理类，也实现了Person接口，保存一个学生实体，这样既可以代理学生产生行为
 * @author Gonjan
 *
 */
public class StudentsProxy implements Person{
    //被代理的学生
    Student stu;
    
    public StudentsProxy(Person stu) {
        // 只代理学生对象
        if(stu.getClass() == Student.class) {
            this.stu = (Student)stu;
        }
    }
    
    //代理上交班费，调用被代理学生的上交班费行为
    public void giveMoney() {
        stu.giveMoney();
    }
}

下面测试一下，看如何使用代理模式：

public class StaticProxyTest {
    public static void main(String[] args) {
        //被代理的学生张三，他的班费上交有代理对象monitor（班长）完成
        Person zhangsan = new Student("张三");
        
        //生成代理对象，并将张三传给代理对象
        Person monitor = new StudentsProxy(zhangsan);
        
        //班长代理上交班费
        monitor.giveMoney();
    }
}

这里并没有直接通过张三（被代理对象）来执行上交班费的行为，而是通过班长（代理对象）来代理执行了。这就是代理模式。

三、动态代理

JDK动态代理

jdk动态代理是jre提供给我们的类库，可以直接使用，不依赖第三方。先看下jdk动态代理的使用代码，再理解原理。

首先有个“明星”接口类，有唱、跳两个功能：

package proxy;
 
public interface Star
{
    String sing(String name);
    
    String dance(String name);
}

再有个明星实现类“刘德华”：

package proxy;
 
public class LiuDeHua implements Star
{   
    @Override
    public String sing(String name)
    {
         System.out.println("给我一杯忘情水");
 
        return "唱完" ;
    }
    
    @Override
    public String dance(String name)
    {
        System.out.println("开心的马骝");
 
        return "跳完" ;
    }
}

明星演出前需要有人收钱，由于要准备演出，自己不做这个工作，一般交给一个经纪人。便于理解，它的名字以Proxy结尾，但他不是代理类，原因是它没有实现我们的明星接口，无法对外服务，它仅仅是一个wrapper。

package proxy;
 
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
 
public class StarProxy implements InvocationHandler
{
    // 目标类，也就是被代理对象
    private Object target;
    
    public void setTarget(Object target)
    {
        this.target = target;
    }
    
    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable
    {
        // 这里可以做增强
        System.out.println("收钱");
        
        Object result = method.invoke(target, args);
        
        return result;
    }
    
    // 生成代理类
    public Object CreatProxyedObj()
    {
        return Proxy.newProxyInstance(target.getClass().getClassLoader(), target.getClass().getInterfaces(), this);
    }  
   
}

上述例子中，方法CreatProxyedObj返回的对象才是我们的代理类，它需要三个参数，前两个参数的意思是在同一个classloader下通过接口创建出一个对象，该对象需要一个属性，也就是第三个参数，它是一个InvocationHandler。需要注意的是这个CreatProxyedObj方法不一定非得在我们的StarProxy类中，往往放在一个工厂类中。上述代理的代码使用过程一般如下：

1、new一个目标对象

2、new一个InvocationHandler，将目标对象set进去

3、通过CreatProxyedObj创建代理对象，强转为目标对象的接口类型即可使用，实际上生成的代理对象实现了目标接口。

        Star ldh = new LiuDeHua();
 
        StarProxy proxy = new StarProxy();
 
        proxy.setTarget(ldh); 
  
        Object obj = proxy.CreatProxyedObj();
        
        Star star = (Star)obj;

整个JDK动态代理的秘密也就这些，简单一句话，动态代理就是要生成一个包装类对象，由于代理的对象是动态的，所以叫动态代理。由于我们需要增强，这个增强是需要留给开发人员开发代码的，因此代理类不能直接包含被代理对象，而是一个InvocationHandler，该InvocationHandler包含被代理对象，并负责分发请求给被代理对象，分发前后均可以做增强。从原理可以看出，JDK动态代理是“对象”的代理。

cglib动态代理

我们了解到，“代理”的目的是构造一个和被代理的对象有同样行为的对象，一个对象的行为是在类中定义的，对象只是类的实例。所以构造代理，不一定非得通过持有、包装对象这一种方式。

通过“继承”可以继承父类所有的公开方法，然后可以重写这些方法，在重写时对这些方法增强，这就是cglib的思想。根据里氏代换原则（LSP），父类需要出现的地方，子类可以出现，所以cglib实现的代理也是可以被正常使用的。

package proxy;
 
import java.lang.reflect.Method;
 
import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;
import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;
import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;
 
public class CglibProxy implements MethodInterceptor
{
    // 根据一个类型产生代理类，此方法不要求一定放在MethodInterceptor中
    public Object CreatProxyedObj(Class<?> clazz)
    {
        Enhancer enhancer = new Enhancer();
        
        enhancer.setSuperclass(clazz);
        
        enhancer.setCallback(this);
        
        return enhancer.create();
    }
    
    @Override
    public Object intercept(Object arg0, Method arg1, Object[] arg2, MethodProxy arg3) throws Throwable
    {
        // 这里增强
        System.out.println("收钱");
        
        return arg3.invokeSuper(arg0, arg2);
    } 
}

从代码可以看出，它和jdk动态代理有所不同，对外表现上看CreatProxyedObj，它只需要一个类型clazz就可以产生一个代理对象，所以说是“类的代理”，且创造的对象通过打印类型发现也是一个新的类型。不同于jdk动态代理，jdk动态代理要求对象必须实现接口（三个参数的第二个参数），cglib对此没有要求。

cglib的原理是这样，它生成一个继承B的类型C（代理类），这个代理类持有一个MethodInterceptor，我们setCallback时传入的。 C重写所有B中的方法（方法名一致），然后在C中，构建名叫“CGLIB”+“$父类方法名$”的方法（下面叫cglib方法，所有非private的方法都会被构建），方法体里只有一句话super.方法名()，可以简单的认为保持了对父类方法的一个引用，方便调用。

这样的话，C中就有了重写方法、cglib方法、父类方法（不可见），还有一个统一的拦截方法（增强方法intercept）。其中重写方法和cglib方法肯定是有映射关系的。

C的重写方法是外界调用的入口（LSP原则），它调用MethodInterceptor的intercept方法，调用时会传递四个参数，第一个参数传递的是this，代表代理类本身，第二个参数标示拦截的方法，第三个参数是入参，第四个参数是cglib方法，intercept方法完成增强后，我们调用cglib方法间接调用父类方法完成整个方法链的调用。

这里有个疑问就是intercept的四个参数，为什么我们使用的是arg3而不是arg1?

因为如果我们通过反射 arg1.invoke(arg0, ...)这种方式是无法调用到父类的方法的，子类有方法重写，隐藏了父类的方法，父类的方法已经不可见，如果硬调arg1.invoke(arg0, ...)很明显会死循环。

所以调用的是cglib开头的方法，但是，我们使用arg3也不是简单的invoke，而是用的invokeSuper方法，这是因为cglib采用了fastclass机制，不仅巧妙的避开了调不到父类方法的问题，还加速了方法的调用。

fastclass基本原理是，给每个方法编号，通过编号找到方法执行避免了通过反射调用。

对比JDK动态代理，cglib依然需要一个第三者分发请求，只不过jdk动态代理分发给了目标对象，cglib最终分发给了自己，通过给method编号完成调用。cglib是继承的极致发挥，本身还是很简单的，只是fastclass需要另行理解。

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