详解Java Proxy动态代理机制

时间：2021-07-31 19:51:47

一、Jvm加载对象

在说Java动态代理之前，还是要说一下Jvm加载对象的过程，这个依旧是理解动态代理的基础性原理：

详解Java Proxy动态代理机制

Java类即源代码程序.java类型文件，经过编译器编译之后就被转换成字节代码.class类型文件，类加载器负责读取字节代码，并转换成java.lang.Class对象，描述类在元数据空间的数据结构，类被实例化时，堆中存储实例化的对象信息，并且通过对象类型数据的指针找到类。

过程描述：源码->.java文件->.class文件->Class对象->实例对象

所以通过New创建对象，独断其背后很多实现细节，理解上述过程之后，再了解一个常用的设计模式，即代理模式。

二、代理模式

2.1、基本描述

代理模式给某一个(目标)对象提供一个代理对象，并由代理对象持有目标对象的引用。所谓代理，就是一个对象代表另一个对象执行相应的动作程序。而代理对象可以在客户端和目标对象之间起到中介的作用。

详解Java Proxy动态代理机制

代理模式在实际的生活中场景很多，例如中介、律师、代购等行业，都是简单的代理逻辑，在这个模式下存在两个关键角色：

目标对象角色：即代理对象所代表的对象。

代理对象角色：内部含有目标对象的引用，可以操作目标对象；AOP编程就是基于这个思想。

2.2、静动态模式

  • 静态代理：在程序运行之前确定代理角色，并且明确代理类和目标类的关系。
  • 动态代理：基于Java反a射机制，在JVM运行时动态创建和生成代理对象。

三、静态代理

基于上述静态代理的概念，用一段代码进行描述实现，基本逻辑如下：

  • 明确目标对象即被代理的对象；
  • 定义代理对象，通过构造器持有目标对象；
  • 代理对象中定义前后置增强方法；

目标对象与前后置增强代码就组成了代理对象，这样就不用直接访问目标对象，像极了电视剧中那句话：我是律师，我的当事人不方便和你对话。

  1. public class Proxy01 {
  2. public static void main(String[] args) {
  3. TargetObj targetObj = new TargetObj() ;
  4. ProxyObj proxyObj = new ProxyObj(targetObj) ;
  5. proxyObj.invoke();
  6. }
  7. }
  8. class TargetObj {
  9. public void execute (){
  10. System.out.println("目标类方法执行...");
  11. }
  12. }
  13. class ProxyObj {
  14. private TargetObj targetObj ;
  15. /**
  16. * 持有目标对象
  17. */
  18. public ProxyObj (TargetObj targetObj){
  19. this.targetObj = targetObj ;
  20. }
  21. /**
  22. * 目标对象方法调用
  23. */
  24. public void invoke (){
  25. before () ;
  26. targetObj.execute();
  27. after () ;
  28. }
  29. /**
  30. * 前后置处理
  31. */
  32. public void before (){
  33. System.out.println("代理对象前置处理...");
  34. }
  35. public void after (){
  36. System.out.println("代理对象后置处理...");
  37. }
  38. }

静态代理明确定义了代理对象，即有一个代理对象的.java文件加载到JVM的过程，很显然的一个问题，在实际的开发过程中，不可能为每个目标对象都定义一个代理类，同样也不能让一个代理对象去代理多个目标对象，这两种方式的维护成本都极高。

代理模式的本质是在目标对象的方法前后置入增强操作，但是又不想修改目标类，通过前面反射机制可以知道，在运行的时候可以获取对象的结构信息，基于Class信息去动态创建代理对象，这就是动态代理机制。

顺便说一句：技术的底层实现逻辑不好理解是众所周知，然而基础知识点并不复杂，例如代理模式的基本原理，但是结合到实际的复杂应用中（AOP模式），很难活灵活现的理解到是基于反射和动态代理的方式实现的。

四、动态代理

4.1、场景描述

基于一个场景来描述动态代理和静态代理的区别，即最近几年很火的概念，海外代购：

详解Java Proxy动态代理机制

在代购刚兴起的初期，是一些常去海外出差的人，会接代购需求，即代理人固定；后来就兴起海外代购平台，海淘等一系列产品，即用户代购需求（目标对象）由代购平台去实现，但是具体谁来操作这个就看即时分配，这个场景与动态代理的原理类似。

4.2、基础API案例

首先看两个核心类，这里简述下概念，看完基本过程再细聊：

Proxy-创建代理对象，核心参数：

  • ClassLoader：（目标类）加载器；
  • Interfaces：（目标类）接口数组；
  • InvocationHandler：代理调用机制；

InvocationHandler-代理类调用机制：

  • invoke：这个上篇说的反射原理；
  • method：反射类库中的核心API；

目标对象和接口

  1. interface IUser {
  2. Integer update (String name) ;
  3. }
  4. class UserService implements IUser {
  5. @Override
  6. public Integer update(String name) {
  7. Integer userId = 99 ;
  8. System.out.println("UserId="+userId+";updateName="+name);
  9. return userId ;
  10. }
  11. }

代理对象执行机制

  1. class UserHandler implements InvocationHandler {
  2. private Object target ;
  3. public UserHandler (Object target){
  4. this.target = target ;
  5. }
  6. @Override
  7. public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
  8. System.out.println("before()...");
  9. Object result = method.invoke(target, args);
  10. System.out.println("after()...");
  11. return result;
  12. }
  13. }

具体组合方式

  1. public class Proxy02 {
  2. public static void main(String[] args) {
  3. /*
  4. * 生成$Proxy0的class文件
  5. */
  6. System.getProperties().put("sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles", "true");
  7. /*
  8. * 目标对象信息
  9. */
  10. IUser userService = new UserService();
  11. ClassLoader classLoader = userService.getClass().getClassLoader();
  12. Class<?>[] interfaces = UserService.class.getInterfaces() ;
  13. /*
  14. * 创建代理对象
  15. */
  16. InvocationHandler userHandler = new UserHandler(userService);
  17. /*
  18. * 代理类对象名
  19. * proxyClassName=com.java.proxy.$Proxy0
  20. */
  21. String proxyClassName = Proxy.newProxyInstance(classLoader,interfaces,userHandler).getClass().getName();
  22. System.out.println("proxyClassName="+proxyClassName);
  23. /*
  24. * 具体业务实现模拟
  25. */
  26. IUser proxyUser1 = (IUser) Proxy.newProxyInstance(classLoader,interfaces,userHandler);
  27. IUser proxyUser2 = (IUser) Proxy.newProxyInstance(classLoader,interfaces,userHandler);
  28. proxyUser1.update("cicada") ;
  29. proxyUser2.update("smile") ;
  30. }
  31. }

这里之所以要生成代理类的结构信息，因为从JVM加载的过程看不到相关内容，关键信息再次被独断：

javap -v Proxy02.class

详解Java Proxy动态代理机制

查看代理类名称

  1. /*
  2. * proxyClassName=com.java.proxy.$Proxy0
  3. */
  4. String proxyClassName = Proxy.newProxyInstance(classLoader,interfaces,userHandler).getClass().getName();
  5. System.out.println("proxyClassName="+proxyClassName);

下意识输出代理对象名称，这里即对应JVM机制，找到Class对象名，然后分析结构，这样就明白动态代理具体的执行原理了。

生成代理类.class文件

  1. System.getProperties().put("sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles", "true");

通过上面JVM加载对象的机制可知，描述代理类的Class对象一定存在，只是在运行时并没有生成显式的.class文件，通过上面生成代理类.class的语法，会在项目目录的/com/java/proxy路径下创建文件。

顺便说一句：作为一只程序员，复杂总是和我们环环相绕，说好的简单点呢？

4.3、代理类结构

继承与实现

  1. class $Proxy0 extends Proxy implements IUser {}

从代理类的功能来思考，可以想到需要继承Proxy与实现IUser接口，还有就是持有调用机制的具体实现类，用来做业务增强。

构造方法

  1. public $Proxy0(InvocationHandler var1) throws {
  2. super(var1);
  3. }

通过构造方法，持有UserHandler具体的执行机制对象。

接口实现

  1. final class $Proxy0 extends Proxy implements IUser {
  2. private static Method m3;
  3. public final Integer update(String var1) throws {
  4. try {
  5. return (Integer)super.h.invoke(this, m3, new Object[]{var1});
  6. } catch (RuntimeException | Error var3) {
  7. throw var3;
  8. } catch (Throwable var4) {
  9. throw new UndeclaredThrowableException(var4);
  10. }
  11. }
  12. }

目标类的基本需求update()方法，通过代理类进行承接，并基于UserHandler实现具体的增强业务处理。

基础方法

  1. final class $Proxy0 extends Proxy implements IUser {
  2. private static Method m0;
  3. private static Method m1;
  4. private static Method m2;
  5. public $Proxy0(InvocationHandler var1) throws {
  6. super(var1);
  7. }
  8. static {
  9. try {
  10. m1 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("equals", Class.forName("java.lang.Object"));
  11. m2 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("toString");
  12. m3 = Class.forName("com.java.proxy.IUser").getMethod("update", Class.forName("java.lang.String"));
  13. m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode");
  14. } catch (NoSuchMethodException var2) {
  15. throw new NoSuchMethodError(var2.getMessage());
  16. } catch (ClassNotFoundException var3) {
  17. throw new NoClassDefFoundError(var3.getMessage());
  18. }
  19. }
  20. public final boolean equals(Object var1) throws {
  21. try {
  22. return (Boolean)super.h.invoke(this, m1, new Object[]{var1});
  23. } catch (RuntimeException | Error var3) {
  24. throw var3;
  25. } catch (Throwable var4) {
  26. throw new UndeclaredThrowableException(var4);
  27. }
  28. }
  29. public final String toString() throws {
  30. try {
  31. return (String)super.h.invoke(this, m2, (Object[])null);
  32. } catch (RuntimeException | Error var2) {
  33. throw var2;
  34. } catch (Throwable var3) {
  35. throw new UndeclaredThrowableException(var3);
  36. }
  37. }
  38. public final int hashCode() throws {
  39. try {
  40. return (Integer)super.h.invoke(this, m0, (Object[])null);
  41. } catch (RuntimeException | Error var2) {
  42. throw var2;
  43. } catch (Throwable var3) {
  44. throw new UndeclaredThrowableException(var3);
  45. }
  46. }
  47. }

基于Object类，定义Java中几个常用方法equals()判断，toString()方法，hashCode()值，这个在分析Map源码的时候有说过为什么这几个方法通常都是一起出现。

4.4、JDK源码

上面是案例执行的过程和原理，还有一个关键点要明白，即JDK源码的逻辑：

  1. IUser proxyUser = (IUser) Proxy.newProxyInstance(classLoader,interfaces,userHandler);

Proxy提供的静态方法newProxyInstance()，通过各个参数的传入，构建一个新的代理Class对象，即$Proxy0类的结构信息，这里再回首看下三个核心参数：

  • ClassLoader：基于JVM运行过程，所以需要获取目标类UserService的类加载器；
  • Interfaces：目标类UserService实现的接口，从面向对象来考虑，接口与实现分离，代理类通过实现IUser接口，模拟目标类的需求；
  • InvocationHandler：代理类提供的功能封装即UserHandler，可以在目标方法调用前后做增强处理；

最后总结一下动态代理的实现的核心技术点：Jvm加载原理、反射机制、面向对象思想；每次阅读JDK的源码都会惊叹设计者的鬼斧神工，滴水穿石坚持才会有收获。

五、源代码地址

GitHub·地址

https://github.com/cicadasmile/java-base-parent

GitEE·地址

https://gitee.com/cicadasmile/java-base-parent

以上就是详解Java的Proxy动态代理机制的详细内容，更多关于Java Proxy 动态代理机制的资料请关注服务器之家其它相关文章！

原文链接：https://www.cnblogs.com/cicada-smile/p/14942945.html

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