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jdk 動(dòng)態(tài)代理源碼分析

 行者花雕 2021-05-02

閑來無事,擼擼源碼

食用方法

直接看代碼吧。。

package com.test.demo.proxy;

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;

/**
 * 每個(gè)代理對象 內(nèi)部都有一個(gè)實(shí)現(xiàn)了InvocationHandler接口的 類的實(shí)例
 *
 * InvocationHandler 顧名思義就是 代理對象的方法調(diào)用的處理類(調(diào)用它的invoke方法)
 *
 * @author lizhecao 2018/4/19
 * @version 1.0
 */
public class InvocationHandlerImpl implements InvocationHandler {
  // 目標(biāo)對象
  private Object target;

  public InvocationHandlerImpl(Object target) {
    this.target = target;
  }

  @Override
  public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
    // 代理方法簡單地打下日志,這其實(shí)就是spring aop的簡單實(shí)現(xiàn)
    System.out.println("start");

// 調(diào)用目標(biāo)對象的實(shí)際方法
    Object result = method.invoke(target, args);

    System.out.println("end");

    return  result;
  }

  /**
   * 通過Proxy.newProxyInstance 生成代理對象(重要的方法)
   */
  public Object getProxy() {
    return Proxy.newProxyInstance(Thread.currentThread().getContextClassLoader(),
        target.getClass().getInterfaces(), this);
  }

  public static void main(String[] args) {
    // 實(shí)例化目標(biāo)對象
    User user = new UserImpl();

    // 用目標(biāo)對象實(shí)例化InvocationHandler
    InvocationHandlerImpl invocationHandler = new InvocationHandlerImpl(user);

    // 生成代理對象
    User proxyUser = (User) invocationHandler.getProxy();

    // 調(diào)用代理對象的方法,實(shí)際上就是調(diào)用了invocationHandler的invoke方法
    proxyUser.sayHello();
  }
}
package com.test.demo.proxy;

/**
 * 目標(biāo)類的接口,jdk動(dòng)態(tài)代理的類一定要實(shí)現(xiàn)某一個(gè)接口
 *
 * @author lizhecao 2018/4/19
 * @version 1.0
 */
public interface User {
  void sayHello();
}
package com.test.demo.proxy;

/**
 * 目標(biāo)對象的具體類
 *
 * @author lizhecao 2018/4/19
 * @version 1.0
 */
public class UserImpl implements User {
  @Override
  public void sayHello() {
    System.out.println("hello");
  }
}

運(yùn)行了InvocationHandlerImpl中的main方法我們會(huì)得到結(jié)果:

start
hello
end

理解原理

通過上面的例子可以看到,生成代理對象的重點(diǎn)是

Proxy.newProxyInstance(Thread.currentThread().getContextClassLoader(),
        target.getClass().getInterfaces(), this);

這個(gè)方法,我們進(jìn)入這個(gè)方法看看jdk動(dòng)態(tài)代理的具體實(shí)現(xiàn)。
去繁就簡,刪掉一些不關(guān)注的東西,有興趣的自己一一過下

/**
     * 返回指定接口的代理類實(shí)例,并分配方法的調(diào)用給指定的invocationHandler
     *
     * @param   loader 用來define代理類的 類加載器
     * @param   interfaces 代理類要實(shí)現(xiàn)的接口(這里也說明了jdk動(dòng)態(tài)代理對象必須實(shí)現(xiàn)接口)
     * @param   h 用來分配方法調(diào)用的 invocation handler
     * @return  一個(gè)實(shí)現(xiàn)了特定接口,用特定的class loader define的包含特定的invocation hanlder的代理類的實(shí)例
     */
    @CallerSensitive
    public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,
                                          Class<?>[] interfaces,
                                          InvocationHandler h)
        throws IllegalArgumentException
    {
    // 不允許hanlder 為空(不然搞啥)
        Objects.requireNonNull(h);
// 防止接口被改
        final Class<?>[] intfs = interfaces.clone();

        /*
         * 查找或生產(chǎn)指定代理類(也就是說有緩存機(jī)制)(這里是重點(diǎn),生產(chǎn)了代理類的Class?。。?         */
        Class<?> cl = getProxyClass0(loader, intfs);

        /*
         * 用我們的handler 作為proxy class的構(gòu)造方法的參數(shù),創(chuàng)建proxy class實(shí)例
         */
        final Constructor<?> cons = cl.getConstructor(constructorParams);
        final InvocationHandler ih = h;
        // 強(qiáng)行修改構(gòu)造方法訪問權(quán)限為公有
        if (!Modifier.isPublic(cl.getModifiers())) {
            AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<Void>() {
                public Void run() {
                    cons.setAccessible(true);
                    return null;
                }
            });
        }
        return cons.newInstance(new Object[]{h});
    }

繼續(xù)看這個(gè)getProxyClass0(loader, intfs) 是怎么生產(chǎn)代理類的

    private static Class<?> getProxyClass0(ClassLoader loader,
                                           Class<?>... interfaces) {
        // 接口的數(shù)量不能超過65535個(gè)(呵呵)
        if (interfaces.length > 65535) {
            throw new IllegalArgumentException("interface limit exceeded");
        }
        
        // 從WeakCache的緩存中獲取,如果沒有就創(chuàng)建
        return proxyClassCache.get(loader, interfaces);
    }

這里是通過WeakCache緩存了代理類的實(shí)例,就是這貨

    /**
     * a cache of proxy classes
     */
    private static final WeakCache<ClassLoader, Class<?>[], Class<?>>
        proxyClassCache = new WeakCache<>(new KeyFactory(), new ProxyClassFactory());

這里簡單講下WeakCache,不然沒玩過的朋友可能看不下去了。
WeakCache<K, P, V> 緩存的是<key, sub-key> -> value這樣的鍵值對,key和value是弱引用的,sub-key是強(qiáng)引用的(當(dāng)然,這不重要)K, P, V分別表示key,參數(shù),value的類型。有人會(huì)好奇,那sub-key呢?參數(shù)用來干嘛?我們重點(diǎn)看它的構(gòu)造方法

    /**
     * @param subKeyFactory 一個(gè)這樣 (key, parameter) -> sub-key 的函數(shù)
     * @param valueFactory  一個(gè)那樣 (key, parameter) -> value的函數(shù)
     */
    public WeakCache(BiFunction<K, P, ?> subKeyFactory,
                     BiFunction<K, P, V> valueFactory) {
        this.subKeyFactory = Objects.requireNonNull(subKeyFactory);
        this.valueFactory = Objects.requireNonNull(valueFactory);
    }

可以看到,只要傳入兩個(gè)函數(shù)類,就可以通過key 和 parameter 分別生成 sub-key和value了,這樣我們就可以理解生成代理對象的這一句

// 第一次獲取proxy class就會(huì)通過loader 和 interfaces 分別生成緩存的subkey 和 value, 并且返回value
return proxyClassCache.get(loader, interfaces);

那么我們也知道了這個(gè)value是通過valueFactory生成的,參數(shù)是loader 和 interface,那么看下proxyClassCache的實(shí)例化方法: new WeakCache<>(new KeyFactory(), new ProxyClassFactory()) 就知道了這個(gè)ProxyClassFactory類就是真正實(shí)現(xiàn)了(loader, interface) -> proxyClass 的函數(shù)式類了,趕緊看下

   /**
     * 使用給定的ClassLoader 和 接口數(shù)組來 生成,define,返回代理類的函數(shù)工廠
     */
    private static final class ProxyClassFactory
        implements BiFunction<ClassLoader, Class<?>[], Class<?>>
    {
        // 所有代理類名稱的前綴(有時(shí)候debug不是會(huì)經(jīng)??吹竭@個(gè)名稱嗎哈哈)
        private static final String proxyClassNamePrefix = "$Proxy";

        // 代理類名稱的后面跟著的整數(shù)(自增的序列)
        private static final AtomicLong nextUniqueNumber = new AtomicLong();

// 真正搞事情的地方
        @Override
        public Class<?> apply(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces) {

            Map<Class<?>, Boolean> interfaceSet = new IdentityHashMap<>(interfaces.length);
            for (Class<?> intf : interfaces) {
                /*
                 * 驗(yàn)證下Class loader根據(jù)類的名稱 解析出來的 class跟我們傳進(jìn)來的是否一樣(相當(dāng)于看下是不是同一個(gè)loader加載的吧)
                 */
                Class<?> interfaceClass = null;
                try {
                    interfaceClass = Class.forName(intf.getName(), false, loader);
                } catch (ClassNotFoundException e) {
                }
                // 如果不一樣,拋異常(loader說我不認(rèn)識這個(gè)接口class)
                if (interfaceClass != intf) {
                    throw new IllegalArgumentException(
                        intf + " is not visible from class loader");
                }
                /*
                 * 驗(yàn)證是否接口(又強(qiáng)調(diào)了一定要是接口吧)
                 */
                if (!interfaceClass.isInterface()) {
                    throw new IllegalArgumentException(
                        interfaceClass.getName() + " is not an interface");
                }
                /*
                 * 驗(yàn)證是否重復(fù)
                 */
                if (interfaceSet.put(interfaceClass, Boolean.TRUE) != null) {
                    throw new IllegalArgumentException(
                        "repeated interface: " + interfaceClass.getName());
                }
            }

            String proxyPkg = null;     // package to define proxy class in
            int accessFlags = Modifier.PUBLIC | Modifier.FINAL;

            /*
             * 這下面一大段就是確定下代理類要放在哪個(gè)包下
             * 如果存在非public的接口,那么proxy class就要放在跟她同一個(gè)目錄下
             * 而且非public的接口一定要在同一個(gè)目錄下(不然放哪里都有問題)
             */
            for (Class<?> intf : interfaces) {
                int flags = intf.getModifiers();
                if (!Modifier.isPublic(flags)) {
                    accessFlags = Modifier.FINAL;
                    String name = intf.getName();
                    int n = name.lastIndexOf('.');
                    String pkg = ((n == -1) ? "" : name.substring(0, n + 1));
                    if (proxyPkg == null) {
                        proxyPkg = pkg;
                    } else if (!pkg.equals(proxyPkg)) {
                        throw new IllegalArgumentException(
                            "non-public interfaces from different packages");
                    }
                }
            }

// 如果接口都public,那么就是放到com.sun.proxy 包下
            if (proxyPkg == null) {
                proxyPkg = ReflectUtil.PROXY_PACKAGE + ".";
            }

            /*
             * 用原子數(shù)字自增產(chǎn)生的一個(gè)代理類的唯一的代號
             */
            long num = nextUniqueNumber.getAndIncrement();
            String proxyName = proxyPkg + proxyClassNamePrefix + num;

            /*
             * 上面啪啦啪啦一大堆,其實(shí)都是一些驗(yàn)證啊,確定包的位置啊,名稱啊的細(xì)碎的東西
             * 下面這一句才是重點(diǎn),通過ProxyGenerator產(chǎn)生了代理類的 class 文件的字節(jié)數(shù)組
             */
            byte[] proxyClassFile = ProxyGenerator.generateProxyClass(
                proxyName, interfaces, accessFlags);
            try {
            // 最后通過native方法 來生成Class 對象
                return defineClass0(loader, proxyName,
                                    proxyClassFile, 0, proxyClassFile.length);
            } catch (ClassFormatError e) {
                throw new IllegalArgumentException(e.toString());
            }
        }
    }

ProxyGenerator 是sun.misc包里面的方法,沒有開源,所以我們簡單擼一下即可

  public static byte[] generateProxyClass(final String var0, Class<?>[] var1, int var2) {
    ProxyGenerator var3 = new ProxyGenerator(var0, var1, var2);
    // 生成class文件的字節(jié)數(shù)組
    final byte[] var4 = var3.generateClassFile();
    // 如果saveGeneratedFiles為true,那么將.class文件寫到硬盤中
    if (saveGeneratedFiles) {
      // 省略具體保存文件方法
    }

    return var4;
  }

看下這個(gè)保存文件的條件

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

也就是說只要我們設(shè)置了這個(gè)"sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles" 系統(tǒng)值為true就可以保存文件了
話不多說來看看jdk動(dòng)態(tài)代理給我們自動(dòng)生成的這個(gè)class文件長什么樣吧,用以下代碼來測試

package com.test.demo.proxy;

import sun.misc.ProxyGenerator;

import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

/**
 * 寫代理類文件到磁盤中
 *
 * @author lizhecao 2018/4/20
 * @version 1.0
 */
public class ProxyClassGen {
  public static void main(String[] args) throws IOException {

//    // 第一種方法,直接將生成的字節(jié)數(shù)組寫到文件中
//    byte[] bytes = ProxyGenerator.generateProxyClass("$Proxy33", UserImpl.class.getInterfaces());
//
//    try(FileOutputStream outputStream = new FileOutputStream(
//        "/Users/lizhecao/java/demo/src/main/java/com/test/demo/proxy/$Proxy33.class")) {
//      outputStream.write(bytes);
//    }
    // 第二種方法,設(shè)置系統(tǒng)屬性值,有jdk自動(dòng)寫
    System.setProperty("sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles", "true");
    ProxyGenerator.generateProxyClass("$Proxy34", UserImpl.class.getInterfaces());
  }
}

運(yùn)行之后可以看到在項(xiàng)目的根目錄下產(chǎn)生了$Proxy34.class 這么一個(gè)文件,用ide直接打開可以看到如下內(nèi)容

//
// Source code recreated from a .class file by IntelliJ IDEA
// (powered by Fernflower decompiler)
//

import com.test.demo.proxy.User;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
import java.lang.reflect.UndeclaredThrowableException;

public final class $Proxy34 extends Proxy implements User {
  private static Method m1;
  private static Method m3;
  private static Method m2;
  private static Method m0;

  public $Proxy34(InvocationHandler var1) throws  {
    super(var1);
  }

  // 除了接口方法之外,還實(shí)現(xiàn)了Object的equals, hashCode和toString方法
  public final boolean equals(Object var1) throws  {
    try {
      return ((Boolean)super.h.invoke(this, m1, new Object[]{var1})).booleanValue();
    } catch (RuntimeException | Error var3) {
      throw var3;
    } catch (Throwable var4) {
      throw new UndeclaredThrowableException(var4);
    }
  }
  // 實(shí)現(xiàn)了我們的User接口的sayHello方法
  public final void sayHello() throws  {
    try {
      // 內(nèi)部其實(shí)就是調(diào)用了invokeHandler實(shí)例的invoke方法
      // 在最下面可以看到m3 就是通過反射獲取的User接口的sayHello Method
      // Class.forName("com.test.demo.proxy.User").getMethod("sayHello");
      super.h.invoke(this, m3, (Object[])null);
    } catch (RuntimeException | Error var2) {
      throw var2;
    } catch (Throwable var3) {
      throw new UndeclaredThrowableException(var3);
    }
  }

  public final String toString() throws  {
    try {
      return (String)super.h.invoke(this, m2, (Object[])null);
    } catch (RuntimeException | Error var2) {
      throw var2;
    } catch (Throwable var3) {
      throw new UndeclaredThrowableException(var3);
    }
  }

  public final int hashCode() throws  {
    try {
      return ((Integer)super.h.invoke(this, m0, (Object[])null)).intValue();
    } catch (RuntimeException | Error var2) {
      throw var2;
    } catch (Throwable var3) {
      throw new UndeclaredThrowableException(var3);
    }
  }

  static {
    try {
      m1 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("equals", Class.forName("java.lang.Object"));
      m3 = Class.forName("com.test.demo.proxy.User").getMethod("sayHello");
      m2 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("toString");
      m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode");
    } catch (NoSuchMethodException var2) {
      throw new NoSuchMethodError(var2.getMessage());
    } catch (ClassNotFoundException var3) {
      throw new NoClassDefFoundError(var3.getMessage());
    }
  }
}

到了這里,jdk動(dòng)態(tài)代理就已經(jīng)是撥開云霧見青天,一清二楚了

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