字节码技术及动态代理

时间：2021-05-22 15:21:42

 

简述class文件加载过程

       Java编译器编译Java文件，生成class文件，JVM加载class文件，解析文件信息，生成实例对象。在运行期的代码中生成二进制字节码由JVM通过字节码的二进制信息加载类的，那么，如果我们在运行期系统中，遵循Java编译系统组织.class文件的格式和结构，生成相应的二进制数据，然后再把这个二进制数据加载转换成对应的类，这样，就完成了在代码中，动态创建一个类的能力了。

Java字节码生成框架

  • ASM
    ASM 是一个够以二进制形式修改已有类或者动态生成类。ASM 可以直接产生二进制 class 文件，也可以在类被加载入 Java 虚拟机之前动态改变类行为。ASM 从类文件中读入信息后，能够改变类行为，分析类信息，甚至能够根据用户要求生成新类。
    eg：
public class Test {
public void testAsm() {
        System.out.println("testAsm");
    }
}
public class TestAsmMain {
public static void main(String[] args) throws IOException {
        System.out.println();
        ClassWriter classWriter = new ClassWriter(0);
// 通过visit方法确定类的头部信息
        classWriter.visit(Opcodes.V1_7,// java版本
                Opcodes.ACC_PUBLIC,// 类修饰符
"com.liud.classtec.Test", // 类的全限定名
null, "java/lang/Object", null);
//创建构造函数
        MethodVisitor mv = classWriter.visitMethod(Opcodes.ACC_PUBLIC, "<init>", "()V", null, null);
        mv.visitCode();
        mv.visitVarInsn(Opcodes.ALOAD, 0);
        mv.visitMethodInsn(Opcodes.INVOKESPECIAL, "java/lang/Object", "<init>","()V");
        mv.visitInsn(Opcodes.RETURN);
        mv.visitMaxs(1, 1);
        mv.visitEnd();
// 定义testAsm方法
        MethodVisitor methodVisitor = classWriter.visitMethod(Opcodes.ACC_PUBLIC, "testAsm", "()V",
null, null);
        methodVisitor.visitCode();
        methodVisitor.visitFieldInsn(Opcodes.GETSTATIC, "java/lang/System", "out",
"Ljava/io/PrintStream;");
        methodVisitor.visitLdcInsn("testAsm");
        methodVisitor.visitMethodInsn(Opcodes.INVOKEVIRTUAL, "java/io/PrintStream", "println",
"(Ljava/lang/String;)V");
        methodVisitor.visitInsn(Opcodes.RETURN);
        methodVisitor.visitMaxs(2, 2);
        methodVisitor.visitEnd();
        classWriter.visitEnd();
// 使classWriter类已经完成
// 将classWriter转换成字节数组写到文件里面去
byte[] data = classWriter.toByteArray();
        File file = new File("C:\\test\\Test.class");
        FileOutputStream fout = new FileOutputStream(file);
        fout.write(data);
        fout.close();
    }
}
  • Javassist
    Javassist是一个开源的分析、编辑和创建Java字节码的类库。
    eg：
 class Test {
public void testAsm() {
        System.out.println("testAsm");
    }
}
public class TestJavassist {
public static void main(String[] args) throws Exception {
        ClassPool pool = ClassPool.getDefault();
//创建类
        CtClass cc= pool.makeClass("com.liud.classtec.Test");
//定义方法
        CtMethod method = CtNewMethod.make("public void testAsm(){}", cc);
//插入方法代码
        method.insertBefore("System.out.println(\"test\");");
        cc.addMethod(method);
//保存生成的字节码
        cc.writeFile("C:\\test\\javassit");
    }
}

字节码技术与动态代理

  先上个旧图，之前写代理模式时候的UML类图。

字节码技术及动态代理

       所谓动态代理是区别于静态代理的，除去了静态代理的类，在运行中动态创建代理类。运行中动态创建用到的就是字节码技术，现在实现的方式主流是两种 JDK原生的模式和CGLIB的模式。

  • JDK原生的模式
    步骤如下：
  1. 获取 RealSubject上的所有接口列表
  2. 确定要生成的代理类的类名，默认为：com.sun.proxy.$ProxyXXXX
  3. 根据需要实现的接口信息，在代码中动态创建 该Proxy类的字节码
    将对应的字节码转换为对应的class 对象
  4. 创建InvocationHandler 实例handler，用来处理Proxy所有方法调用
  5. Proxy 的class对象 以创建的handler对象为参数，实例化一个proxy对象
    eg：
public class DynamicProxy {
public static void main(String args[]) {
        RealSubject real = new RealSubject();
        Subject proxySubject = (Subject) Proxy.newProxyInstance(Subject.class.getClassLoader(),
new Class[]{Subject.class},
new ProxyHandler(real));
        proxySubject.doSomething();
        createProxyClassFile();
    }
public static void createProxyClassFile() {
        String name = "ProxySubject";
byte[] data = ProxyGenerator.generateProxyClass( name, new Class[] { Subject.class } );
try
        {
            FileOutputStream out = new FileOutputStream( name + ".class" );
            out.write(data);
            out.close();
        } catch(Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
interface Subject
{
public void doSomething();
}
class RealSubject implements Subject
{
public void doSomething()
{
        System.out.println( "call doSomething()" );
    }
}
public class ProxyHandler implements InvocationHandler
{
private Object proxied;
public ProxyHandler( Object proxied )
{
this.proxied = proxied;
    }
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args ) throws Throwable
{
//在转调具体目标对象之前，可以执行一些功能处理
//转调具体目标对象的方法
return method.invoke(proxied, args);
//在转调具体目标对象之后，可以执行一些功能处理
    }
}

不足：
Proxy已经设计得非常优美，但是还是有一点点小小的遗憾之处，那就是它始终无法摆脱仅支持interface代理的桎梏。

  • CGLIB的模式
    cglib其被广泛应用于AOP框架（Spring等）中，用以提供方法拦截操作。
    cglib代理主要通过对字节码的操作，为对象引入间接级别，以控制对象的访问。
    这里上一张cglib的图字节码技术及动态代理从这里可以看出cglib底层使用了ASM（一个短小精悍的字节码操作框架）来操作字节码生成新的类。

eg：当时再写注解的时候就拿cglib自定义过注解，这里在另外举一个例子

public class CglibProxyClass {
public void test(){
        System.out.println("run method");
    }
public static void main(String[] args) {
        Enhancer enhancer = new Enhancer();
        enhancer.setSuperclass(CglibProxyClass.class);
        enhancer.setCallback(new MethodInterceptor() {
            @Override
public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {
                System.out.println("before method run");
                Object result = proxy.invokeSuper(obj, args);
                System.out.println("after method run");
return result;
            }
        });
        CglibProxyClass proxyClass = (CglibProxyClass) enhancer.create();
        proxyClass.test();
    }
}

总结

这篇主要还是说道我们日常常接触并应用的动态代理技术，及其背后的字节码技术，在此做下备忘，网路上还有一个旧文，《动态代理的前世今生》，
也是很经典的东西啦。

参考博文：

http://blog.csdn.net/luanlouis/article/details/24589193
http://blog.csdn.net/danchu/article/details/70238002
https://www.cnblogs.com/flyoung2008/archive/2013/08/11/3251148.html

 

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