【深度思考】聊聊JDK动态代理原理

阳光穿透心脏的1/2处 2023-10-09 18:06 17阅读 0赞

### 1. 示例 ###

首先，定义一个接口：

public interface Staff {
        void work();
    }
    复制代码

然后，新增一个类并实现上面的接口：

public class Coder implements Staff {
        @Override
        public void work() {
            System.out.println("认真写bug……");
        }
    }
    复制代码

假设现在有这么一个需求：在不改动以上类代码的前提下，对该方法增加一些前置操作或者后置操作。

接下来就来讲解下，如何使用**JDK动态代理**来实现这个需求。

首先，自定义一个调用处理器，实现`java.lang.reflect.InvocationHandler`接口并重写`invoke`方法：

public class AttendanceInvocationHandler implements InvocationHandler {
        private final Object target;
    
        public AttendanceInvocationHandler(Object target) {
            this.target = target;
        }
    
        @Override
        public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
            System.out.println("上班打卡……");
    
            Object invoke = method.invoke(target, args);
    
            System.out.println("下班打卡……");
    
            return invoke;
        }
    }
    复制代码

重点看下`Object invoke = method.invoke(target, args);`，该行代码会执行真正的目标方法，在这前后，我们可以添加一些增强逻辑。

然后，新建个测试类，看下**JDK动态代理**如何使用：

public class JdkProxyTest {
        public static void main(String[] args) {
            Coder coder = new Coder();
            AttendanceInvocationHandler h = new AttendanceInvocationHandler(coder);
            // 创建代理对象
            Object proxyInstance = Proxy.newProxyInstance(coder.getClass().getClassLoader(),
                    coder.getClass().getInterfaces(),
                    h);
            Staff staff = (Staff) proxyInstance;
            staff.work();
        }
    }
    复制代码

运行以上代码，效果如下图所示：

![format_png][]

从运行结果可以看出，在目标方法的前后，执行了自定义的操作。

### 2. 原理 ###

> 这里理解2个概念，目标对象和代理对象，
> 
> 目标对象是真正要调用的对象，上面示例中的Coder类就是目标对象，
> 
> 代理对象是JDK自动生成的对象，在代理对象内部会去调用目标对象的目标方法。

JDK动态代理的核心就是上面示例中的`Proxy.newProxyInstance`方法，方法签名如下图所示：

![format_png 1][]

第1个参数传入的是目标对象的ClassLoader，第2个参数传入的是目标对象的接口信息，第3个参数传入的是自定义的InvocationHandler。

然后看下该方法的实现逻辑，先看第1处重点：

![format_png 2][]

注释翻译过来是：查找或者生成指定的代理类。

该方法会生成代理类的字节码文件（也可能是从缓存中读取），核心逻辑在`ProxyClassFactory`类的`apply`方法中，

该方法中定义了生成的代理类的包名以及文件名：

![format_png 3][]

![format_png 4][]

因此默认情况下，自动生成的代理类名称是`com.sun.proxy.$Proxy0`。

该方法最后会生成代理类的字节码，默认情况下不会保存到文件系统，但可以通过参数指定保存到文件系统：

![format_png 5][]

![format_png 6][]

可以看出，保存不保存到文件系统，受saveGeneratedFiles的影响，其定义如下所示：

private static final boolean saveGeneratedFiles = (Boolean)AccessController.doPrivileged(new GetBooleanAction("sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles"));
    复制代码

所以可以通过指定`sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles`参数来让生成的代理类字节码文件保存到文件系统中。

然后看第2处重点：

![format_png 7][]

先是获取构造函数，然后是生成代理类对象的实例。

### 3. 为什么必须要基于接口？ ###

思考一个问题，为什么**JDK动态代理**必须要基于接口，带着这个问题，我们看下动态生成的代理类`com.sun.proxy.$Proxy0`长什么样子？

JVM参数里添加参数-Dsun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles=true，然后启动上面示例中的测试代码：

![format_png 8][]

![format_png 9][]

生成的代理类字节码文件保存在项目根目录下的com/sun/proxy目录下：

![format_png 10][]

在IDEA中打开后，如下图所示：

![format_png 11][]

在静态代码块中，对静态变量m0、m1、m2、m3进行了赋值，其中m3是要执行的目标方法。

在构造方法中，执行的是`super(var1);`，也就是父类Proxy的构造方法：

![format_png 12][]

该方法是将我们自定义的InvocationHandler赋值给了父类的变量h。

而以下测试代码实际执行的是代理类$Proxy0里的work方法：

Staff staff = (Staff) proxyInstance;
    staff.work();
    复制代码

![format_png 13][]

代理类$Proxy0里的work方法实际执行的是自定义InvocationHandler里的invoke方法：

![format_png 14][]

因此在执行目标方法前后，执行了自定义的前置操作和后置操作。

了解了这个调用过程，就理解了为什么**JDK动态代理**必须要基于接口，因为动态生成的代理类已经继承了类`java.lang.reflect.Proxy`，

而Java又是单继承的，如果想要继续对类进行扩展，只能通过实现接口的方式。

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