[转载]彻底理解JAVA动态代理

àì夳堔傛蜴生んèń 2021-11-17 15:08 260阅读 0赞

http://www.cnblogs.com/flyoung2008/p/3251148.html

## 代理设计模式 ##

定义：为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。

代理模式的结构如下图所示。![代理模式][JavaProxy.jpg]

## 动态代理使用 ##

java动态代理机制以巧妙的方式实现了代理模式的设计理念。![动态代理类图][javaproxyclass.jpg]

代理模式示例代码

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public interface Subject { public void doSomething(); } public 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 } }

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import java.lang.reflect.InvocationHandler; import java.lang.reflect.Method; import java.lang.reflect.Proxy; import sun.misc.ProxyGenerator; import java.io.*; 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(); //write proxySubject class binary data to file 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(); } } }

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## 动态代理内部实现 ##

首先来看看类**Proxy**的代码实现 **Proxy**的主要静态变量

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// 映射表：用于维护类装载器对象到其对应的代理类缓存 private static Map loaderToCache = new WeakHashMap(); // 标记：用于标记一个动态代理类正在被创建中 private static Object pendingGenerationMarker = new Object(); // 同步表：记录已经被创建的动态代理类类型，主要被方法 isProxyClass 进行相关的判断 private static Map proxyClasses = Collections.synchronizedMap(new WeakHashMap()); // 关联的调用处理器引用 protected InvocationHandler h;

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**Proxy**的构造方法

// 由于 Proxy 内部从不直接调用构造函数，所以 private 类型意味着禁止任何调用 private Proxy() {} // 由于 Proxy 内部从不直接调用构造函数，所以 protected 意味着只有子类可以调用 protected Proxy(InvocationHandler h) { this.h = h;}

**Proxy**静态方法**newProxyInstance**

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public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class<?>[]interfaces,InvocationHandler h) throws IllegalArgumentException { // 检查 h 不为空，否则抛异常 if (h == null) { throw new NullPointerException(); } // 获得与指定类装载器和一组接口相关的代理类类型对象 Class cl = getProxyClass(loader, interfaces); // 通过反射获取构造函数对象并生成代理类实例 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()); } }

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类**Proxy**的**getProxyClass**方法调用**ProxyGenerator**的 **generateProxyClass**方法产生ProxySubject.class的二进制数据：

public static byte[] generateProxyClass(final String name, Class[] interfaces)

我们可以**import sun.misc.ProxyGenerator**，调用 **generateProxyClass**方法产生binary data，然后写入文件，最后通过反编译工具来查看内部实现原理。 反编译后的**ProxySubject.java** **Proxy**静态方法**newProxyInstance**

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import java.lang.reflect.*; public final class ProxySubject extends Proxy implements Subject { private static Method m1; private static Method m0; private static Method m3; private static Method m2; public ProxySubject(InvocationHandler invocationhandler) { super(invocationhandler); } public final boolean equals(Object obj) { try { return ((Boolean)super.h.invoke(this, m1, new Object[] { obj })).booleanValue(); } catch(Error _ex) { } catch(Throwable throwable) { throw new UndeclaredThrowableException(throwable); } } public final int hashCode() { try { return ((Integer)super.h.invoke(this, m0, null)).intValue(); } catch(Error _ex) { } catch(Throwable throwable) { throw new UndeclaredThrowableException(throwable); } } public final void doSomething() { try { super.h.invoke(this, m3, null); return; } catch(Error _ex) { } catch(Throwable throwable) { throw new UndeclaredThrowableException(throwable); } } public final String toString() { try { return (String)super.h.invoke(this, m2, null); } catch(Error _ex) { } catch(Throwable throwable) { throw new UndeclaredThrowableException(throwable); } } 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("Subject").getMethod("doSomething", 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()); } } }

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[ProxyGenerator][]内部是如何生成class二进制数据，可以参考源代码。

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private byte[] generateClassFile() { /* * Record that proxy methods are needed for the hashCode, equals, * and toString methods of java.lang.Object. This is done before * the methods from the proxy interfaces so that the methods from * java.lang.Object take precedence over duplicate methods in the * proxy interfaces. */ addProxyMethod(hashCodeMethod, Object.class); addProxyMethod(equalsMethod, Object.class); addProxyMethod(toStringMethod, Object.class); /* * Now record all of the methods from the proxy interfaces, giving * earlier interfaces precedence over later ones with duplicate * methods. */ for (int i = 0; i < interfaces.length; i++) { Method[] methods = interfaces[i].getMethods(); for (int j = 0; j < methods.length; j++) { addProxyMethod(methods[j], interfaces[i]); } } /* * For each set of proxy methods with the same signature, * verify that the methods' return types are compatible. */ for (List<ProxyMethod> sigmethods : proxyMethods.values()) { checkReturnTypes(sigmethods); } /* ============================================================ * Step 2: Assemble FieldInfo and MethodInfo structs for all of * fields and methods in the class we are generating. */ try { methods.add(generateConstructor()); for (List<ProxyMethod> sigmethods : proxyMethods.values()) { for (ProxyMethod pm : sigmethods) { // add static field for method's Method object fields.add(new FieldInfo(pm.methodFieldName, "Ljava/lang/reflect/Method;", ACC_PRIVATE | ACC_STATIC)); // generate code for proxy method and add it methods.add(pm.generateMethod()); } } methods.add(generateStaticInitializer()); } catch (IOException e) { throw new InternalError("unexpected I/O Exception"); } /* ============================================================ * Step 3: Write the final class file. */ /* * Make sure that constant pool indexes are reserved for the * following items before starting to write the final class file. */ cp.getClass(dotToSlash(className)); cp.getClass(superclassName); for (int i = 0; i < interfaces.length; i++) { cp.getClass(dotToSlash(interfaces[i].getName())); } /* * Disallow new constant pool additions beyond this point, since * we are about to write the final constant pool table. */ cp.setReadOnly(); ByteArrayOutputStream bout = new ByteArrayOutputStream(); DataOutputStream dout = new DataOutputStream(bout); try { /* * Write all the items of the "ClassFile" structure. * See JVMS section 4.1. */ // u4 magic; dout.writeInt(0xCAFEBABE); // u2 minor_version; dout.writeShort(CLASSFILE_MINOR_VERSION); // u2 major_version; dout.writeShort(CLASSFILE_MAJOR_VERSION); cp.write(dout); // (write constant pool) // u2 access_flags; dout.writeShort(ACC_PUBLIC | ACC_FINAL | ACC_SUPER); // u2 this_class; dout.writeShort(cp.getClass(dotToSlash(className))); // u2 super_class; dout.writeShort(cp.getClass(superclassName)); // u2 interfaces_count; dout.writeShort(interfaces.length); // u2 interfaces[interfaces_count]; for (int i = 0; i < interfaces.length; i++) { dout.writeShort(cp.getClass( dotToSlash(interfaces[i].getName()))); } // u2 fields_count; dout.writeShort(fields.size()); // field_info fields[fields_count]; for (FieldInfo f : fields) { f.write(dout); } // u2 methods_count; dout.writeShort(methods.size()); // method_info methods[methods_count]; for (MethodInfo m : methods) { m.write(dout); } // u2 attributes_count; dout.writeShort(0); // (no ClassFile attributes for proxy classes) } catch (IOException e) { throw new InternalError("unexpected I/O Exception"); } return bout.toByteArray();

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## 总结 ##

一个典型的动态代理创建对象过程可分为以下四个步骤：  
1、通过实现InvocationHandler接口创建自己的调用处理器 IvocationHandler handler = new InvocationHandlerImpl(...);  
2、通过为Proxy类指定ClassLoader对象和一组interface创建动态代理类  
Class clazz = Proxy.getProxyClass(classLoader,new Class\[\]\{...\});  
3、通过反射机制获取动态代理类的构造函数，其参数类型是调用处理器接口类型  
Constructor constructor = clazz.getConstructor(new Class\[\]\{InvocationHandler.class\});  
4、通过构造函数创建代理类实例，此时需将调用处理器对象作为参数被传入  
Interface Proxy = (Interface)constructor.newInstance(new Object\[\] (handler));  
为了简化对象创建过程，Proxy类中的newInstance方法封装了2~4，只需两步即可完成代理对象的创建。  
生 成的ProxySubject继承Proxy类实现Subject接口，实现的Subject的方法实际调用处理器的invoke方法，而invoke方 法利用反射调用的是被代理对象的的方法（Object result=method.invoke(proxied,args)）

## 美中不足 ##

诚然，**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，因为它的设计注定了这个遗憾。回想一下那些动态生成的代理类的继承关系图，它们已经注定有一个共同的父类叫**Proxy**。 Java的继承机制注定了这些动态代理类们无法实现对class的动态代理，原因是多继承在Java中本质上就行不通。有很多条理由，人们可以否定对 class代理的必要性，但是同样有一些理由，相信支持class动态代理会更美好。接口和类的划分，本就不是很明显，只是到了Java中才变得如此的细 化。如果只从方法的声明及是否被定义来考量，有一种两者的混合体，它的名字叫抽象类。实现对抽象类的动态代理，相信也有其内在的价值。此外，还有一些历史 遗留的类，它们将因为没有实现任何接口而从此与动态代理永世无缘。如此种种，不得不说是一个小小的遗憾。但是，不完美并不等于不伟大，伟大是一种本 质，Java动态代理就是佐例。

## 参考资料 ##

1、[JDK动态代理实现原理][JDK]

2、[Java动态代理机制分析及扩展][Java]

作者： [像少年啦飞驰][Link 1]

出处： [http://www.cnblogs.com/flyoung2008/][Link 1]

Blog： [http://www.flyoung.me][http_www.flyoung.me]

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[ProxyGenerator]: http://www.docjar.com/html/api/sun/misc/ProxyGenerator.java.html
[JDK]: http://rejoy.iteye.com/blog/1627405
[Java]: http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-proxy1/index.html
[Link 1]: http://www.cnblogs.com/flyoung2008/
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