详解java中动态代理实现机制
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2024-03-08 23:06:04
代理模式是常用的java设计模式，它的特征是代理类与委托类有同样的接口，代理类主要负责为委托类预处理消息、过滤消息、把消息转发给委托类，以及事后处理消息等。代理类与委托类之...
代理模式是常用的java设计模式，它的特征是代理类与委托类有同样的接口，代理类主要负责为委托类预处理消息、过滤消息、把消息转发给委托类，以及事后处理消息等。代理类与委托类之间通常会存在关联关系，一个代理类的对象与一个委托类的对象关联，代理类的对象本身并不真正实现服务，而是通过调用委托类的对象的相关方法，来提供特定的服务。
java各种动态代理实现的比较
接口
interface addinterface{
int add(int a, int b);
}
interface subinterface{
int sub(int a, int b);
}
实现类
class arithmetic implements addinterface, subinterface{
@override
public int sub(int a, int b) {
return a-b;
}
@override
public int add(int a, int b) {
return a+b;
}
}
方式1: jdk自带的动态代理
1、实现方式
java在jdk1.3后引入的动态代理机制，使我们可以在运行期动态的创建代理类。使用动态代理实现aop需要有四个角色：被代理的类，被代理类的接口，织入器，和invocationhandler，而织入器使用接口反射机制生成一个代理类，然后在这个代理类中织入代码。被代理的类是aop里所说的目标，invocationhandler是切面，它包含了advice和pointcut。
2、vinvocationhandler接口的实现
class jdkdpqueryhandler implements invocationhandler{
private arithmetic real;
public jdkdpqueryhandler(arithmetic real){
this.real = real;
}
@override
public object invoke(object proxy, method method, object[] args) throws throwable {
string methodname = method.getname();
system.out.println(method);
system.out.println("the method: " + methodname + "开始, 参数: "+arrays.aslist(args));
object result = method.invoke(real, args);
system.out.println("the method: "+methodname+"结束, 结果: " + result);
return result;
}
}
3、创建代理类并且调用代理类
public class main{
private static int a = 4, b = 2;
public static object createjdkproxy(arithmetic real){
object proxyarithmetic = proxy.newproxyinstance(real.getclass().getclassloader(),
real.getclass().getinterfaces(), new jdkdpqueryhandler(real));
return proxyarithmetic;
}
public static void main(string[] args){
arithmetic real = new arithmetic();
object proxyarithmetic = createjdkproxy(real);
((addinterface)proxyarithmetic).add(a, b);
((subinterface)proxyarithmetic).sub(a, b);
}
}
方式2：动态字节码生成（cglib）
1、实现方式
enhancer和methodinterceptor。enhancer可以用来动态的生成一个类，这个类可以继承指定的一个类，实现指定的一些接口。同时,enhancer在生成一个类之前需要指定一个callback，当类方法调用时，方法的执行被分配给这个callback，methodinterceptor是一个使用比较多的继承自callback的接口，它只有一个方法声明。
2、接口invocationhandler（jdk中）和接口methodinterceptor（cglib中）对比
public interface methodinterceptor extends callback {
public object intercept(object obj, java.lang.reflect.method method, object[] args,methodproxy proxy) throws throwable;
}
public interface invocationhandler {
public object invoke(object proxy, method method, object[] args) throws throwable;
}
从参数构成上，methodinterceptor的输入参数比invocationhandler多1个，其实前3个参数对象的含义与invocationhandler的含义是相同的。
第一个参数表示调用方法来自哪个对象；
第二个参数表示调用方法的method对象；
第三个参数表示此次调用的输入参数列表；
多出来的参数是methodproxy 类型的，它应该是cglib生成用来代替method对象的一个对象，使用methodproxy比调用jdk自身的method直接执行方法效率会有提升。
3、实现1
methodinterceptor接口的实现
class cglibdpqueryinterceptor implements methodinterceptor{
private arithmetic real;
public cglibdpqueryinterceptor(arithmetic real){
this.real = real;
}
@override
public object intercept(object target, method method, object[] args, methodproxy proxy) throws throwable {
string methodname = method.getname();
system.out.println(method);
system.out.println("the method: " + methodname + "开始, 参数: "+arrays.aslist(args));
//object result = method.invoke(real, args);//两种方式都是可以得
object result = proxy.invoke(real, args);
system.out.println("the method: "+methodname+"结束, 结果: " + result);
return result;
}
}
创建代理类并调用代理类
public class main{
private static int a = 4, b = 2;
public static object createcglibproxy(arithmetic real){
enhancer enhancer = new enhancer();
enhancer.setcallback(new cglibdpqueryinterceptor(real));
enhancer.setinterfaces(real.getclass().getinterfaces());
return enhancer.create();
}
public static void main(string[] args){
arithmetic real = new arithmetic();
object proxyarithmetic = createcglibproxy(real);
((addinterface)proxyarithmetic).add(a, b);
((subinterface)proxyarithmetic).sub(a, b);
}
}
注意了，methodproxy在对执行函数的时候，提供了2个方法
public object invoke (object obj, object[] args) throws throwable public object invokesuper(object obj, object[] args) throws throwable
其中，javadoc上说这个invoke()方法可以用于相同类中的其他对象的方法执行，也就是说这个方法中的obj需要传入相同一个类的另一个对象（上述方法中就是传入了arithmetic类的不同对象），否则会进入无限递归循环（测试之后还真是出现了*error）。仔细的想一想就会发现，public object intercept(object target, method method, object[] args, methodproxy proxy)中的target是实现的代理类对象，通过target调用add()方法时会触发intercept()方法被调用，如果在intercept()方法中再调用method.invoke(target， args)，就相当于add()方法中又调用add()方法，导致无限的递归循环。但是如果执行method.invoke(real， args)则不会，因为real和target是同一个类不同对象，real是真实逻辑主题，target是真实主题real的代理。
下面一个例子来模拟一下：
interface solveinterface{
void solve();
}
class real implements solveinterface{
public void solve(){
system.out.println("real solve!");
}
}
class target extends real{
private object obj;
public void setobject(object obj){
this.obj = obj;
}
private void invoke(){
try {
method method = solveinterface.class.getmethod("solve", new class[]{});
method.invoke(obj, new class[]{});
} catch (exception e) {
e.printstacktrace();
}
}
public void solve(){
system.out.println("target solve!");
invoke();
}
}
public class main{public static void main(string[] args) throws exception{
target target = new target();
target.setobject(new real());//正确
//target.setobject(target);//发生循环调用
target.solve();
}
}
其实method的invoke()方法会根据obj的类型去调用对应的solve()方法，也就是多态性。
4、实现2
methodinterceptor接口的实现
class cglibdpqueryinterceptor implements methodinterceptor{
@override
public object intercept(object target, method method, object[] args, methodproxy proxy) throws throwable {
string methodname = method.getname();
system.out.println(method);
system.out.println("the method: " + methodname + "开始, 参数: "+arrays.aslist(args));
// 打印类信息 ：target.getclass()；省略
object result = proxy.invokesuper(target, args);
system.out.println("the method: "+methodname+"结束, 结果: " + result);
return result;
}
}
创建代理类并调用代理类
public class main{
private static int a = 4, b = 2;
public static object createcglibproxy(){
enhancer enhancer = new enhancer();
enhancer.setcallback(new cglibdpqueryinterceptor());
enhancer.setsuperclass(arithmetic.class);
return enhancer.create();
}
public static void main(string[] args){
arithmetic real = new arithmetic();
object proxyarithmetic = createcglibproxy();
((addinterface)proxyarithmetic).add(a, b);
((subinterface)proxyarithmetic).sub(a, b);
}
}
注意了，实现2中enhancer 没有设置接口，因为设置了superclass了（也就是代理类的父类是arithmetic），我们的代理类会继承它，而arithmetic已经实现了我们的接口。为了证明这一点，可以在methodinterceptor的 intercept方法中打印 target.getclass()的类信息，你会发现cglib的两种方式代理类的父类是不同的。如下：
实现1：
public class com.test.arithmetic$$enhancerbycglib$$4fa786eb extends java.lang.object
实现2：
public class com.test.arithmetic$$enhancerbycglib$$4fa786eb extends com.test.arithmetic
方式3：javassist生成动态代理（代理工厂创建 或者 动态代码创建）
javassist是一个编辑字节码的框架，可以让你很简单地操作字节码。它可以在运行期定义或修改class。使用javassist实现aop的原理是在字节码加载前直接修改需要切入的方法。这比使用cglib实现aop更加高效，并且没太多限制，实现原理如下图：
实现1：
接口的实现
class javassistdpqueryhandler implements methodhandler{
@override
public object invoke(object target, method method, method proxy, object[] args) throws throwable {
string methodname = method.getname();
system.out.println(method);
system.out.println("the method: " + methodname + "开始, 参数: "+arrays.aslist(args));
object result = proxy.invoke(target, args);
system.out.println("the method: "+methodname+"结束, 结果: " + result);
return result;
}
}
创建代理类并调用代理类
public class main{
private static int a = 4, b = 2;
public static object createjavassistproxy() throws exception{
proxyfactory factory = new proxyfactory();
factory.setsuperclass(arithmetic.class);
factory.sethandler(new javassistdpqueryhandler());
return factory.createclass().newinstance();
}
public static void main(string[] args) throws exception{
arithmetic real = new arithmetic();
object proxyarithmetic = createjavassistproxy();
((addinterface)proxyarithmetic).add(a, b);
((subinterface)proxyarithmetic).sub(a, b);
}
}
注意：methodhandler接口中invoke方法的定义，如下：
public object invoke(object target, method method, method proxy, object[] args)
method代表调用方法的method对象，proxy是代理类产生并代替method的对象，否则用method.invoke(target, args)会产生无限循环调用。
实现2：
javassist使用动态java代码常见代理过程和前文的方法略有不同。javassist内部可以通过动态java代码，生成字节码。这种方式创建的动态代理可以非常灵活，甚至可以在运行时产生业务逻辑。
//自定义拦截器接口
interface interceptorhandler {
/**
* 调用动态代理对象的方法将反射本方法，可在本方法实现中添加类似aop的事前事后操作，只有在本方法体中加入如下代码
* 被代理的方法才会被执行，返回值将返回给代理最后返回给程序
* @param obj object 被代理的对象
* @param method method 被代理对象的方法
* @param args object[] 被代理对象的方法的参数
* @return object 被代理对象的方法执行后的返回值
* @throws throwable
*/
public object invoke(object obj, method method, object[] args) throws throwable;
}
//拦截器的实现
class interceptorhandlerimpl implements interceptorhandler{
@override
public object invoke(object obj, method method, object[] args) throws throwable {
string methodname = method.getname();
system.out.println(method);
system.out.println("the method: " + methodname + "开始, 参数: "+arrays.aslist(args));
object result = method.invoke(obj, args);
system.out.println("the method: "+methodname+"结束, 结果: " + result);
return result;
}
}
class myproxyimpl {
/** 动态代理类的类名后缀 */
private final static string proxy_class_name_suffix = "$myproxy_";
/** 拦截器接口 */
private final static string interceptor_handler_interface = "com.test.interceptorhandler";
/** 动态代理类的类名索引，防止类名重复 */
private static int proxyclassindex = 1;
/**
* 暴露给用户的动态代理接口，返回某个接口的动态代理对象，注意本代理实现需和com.cuishen.myaop.interceptorhandler拦截器配合
* 使用，即用户要使用本动态代理，需先实现com.cuishen.myaop.interceptorhandler拦截器接口
* @param interfaceclassname string 要动态代理的接口类名, e.g test.studentinfoservice
* @param classtoproxy string 要动态代理的接口的实现类的类名, e.g test.studentinfoserviceimpl
* @param interceptorhandlerimplclassname string 用户提供的拦截器接口的实现类的类名
* @return object 返回某个接口的动态代理对象
* @throws instantiationexception
* @throws illegalaccessexception
* @throws notfoundexception
* @throws cannotcompileexception
* @throws classnotfoundexception
* @see com.cuishen.myaop.interceptorhandler
*/
public static object newproxyinstance(string interfaceclassname, string classtoproxy, string interceptorhandlerimplclassname) throws instantiationexception, illegalaccessexception, notfoundexception, cannotcompileexception, classnotfoundexception {
class interfaceclass = class.forname(interfaceclassname);
class interceptorhandlerimplclass = class.forname(interceptorhandlerimplclassname);
return dynamicimplementsinterface(classtoproxy, interfaceclass, interceptorhandlerimplclass);
}
/**
* 动态实现要代理的接口
* @param classtoproxy string 要动态代理的接口的实现类的类名, e.g test.studentinfoserviceimpl
* @param interfaceclass class 要动态代理的接口类, e.g test.studentinfoservice
* @param interceptorhandlerimplclass class 用户提供的拦截器接口的实现类
* @return object 返回某个接口的动态代理对象
* @throws notfoundexception
* @throws cannotcompileexception
* @throws instantiationexception
* @throws illegalaccessexception
*/
private static object dynamicimplementsinterface(string classtoproxy, class interfaceclass, class interceptorhandlerimplclass) throws notfoundexception, cannotcompileexception, instantiationexception, illegalaccessexception {
classpool cp = classpool.getdefault();
string interfacename = interfaceclass.getname();
//动态指定代理类的类名
string proxyclassname = interfacename + proxy_class_name_suffix + proxyclassindex++;
//要实现的接口的包名+接口名
string interfacenamepath = interfacename;
ctclass ctinterface = cp.getctclass(interfacenamepath);
ctclass cc = cp.makeclass(proxyclassname);
cc.addinterface(ctinterface);
method [] methods = interfaceclass.getmethods();
for(int i = 0; i < methods.length; i++) {
method method = methods[i];
dynamicimplementsmethodsfrominterface(classtoproxy, cc, method, interceptorhandlerimplclass, i);
}
return (object)cc.toclass().newinstance();
}
/**
* 动态实现接口里的方法
* @param classtoproxy string 要动态代理的接口的实现类的类名, e.g test.studentinfoserviceimpl
* @param implementer ctclass 动态代理类的包装
* @param methodtoimpl method 动态代理类里面要实现的接口方法的包装
* @param interceptorclass class 用户提供的拦截器实现类
* @param methodindex int 要实现的方法的索引
* @throws cannotcompileexception
*/
private static void dynamicimplementsmethodsfrominterface(string classtoproxy, ctclass implementer, method methodtoimpl, class interceptorclass, int methodindex) throws cannotcompileexception {
string methodcode = generatemethodcode(classtoproxy, methodtoimpl, interceptorclass, methodindex);
ctmethod cm = ctnewmethod.make(methodcode, implementer);
implementer.addmethod(cm);
}
/**
* 动态组装方法体，当然代理里面的方法实现并不是简单的方法拷贝，而是反射调用了拦截器里的invoke方法，并将接收到的参数进行传递
* @param classtoproxy string 要动态代理的接口的实现类的类名, e.g test.studentinfoserviceimpl
* @param methodtoimpl method 动态代理类里面要实现的接口方法的包装
* @param interceptorclass class 用户提供的拦截器实现类
* @param methodindex int 要实现的方法的索引
* @return string 动态组装的方法的字符串
*/
private static string generatemethodcode(string classtoproxy, method methodtoimpl, class interceptorclass, int methodindex) {
string methodname = methodtoimpl.getname();
string methodreturntype = methodtoimpl.getreturntype().getname();
class[] parameters = methodtoimpl.getparametertypes();
class[] exceptiontypes = methodtoimpl.getexceptiontypes();
stringbuffer exceptionbuffer = new stringbuffer();
//组装方法的exception声明
if(exceptiontypes.length > 0) exceptionbuffer.append(" throws ");
for(int i = 0; i < exceptiontypes.length; i++) {
if(i != exceptiontypes.length - 1) exceptionbuffer.append(exceptiontypes[i].getname()).append(",");
else exceptionbuffer.append(exceptiontypes[i].getname());
}
stringbuffer parameterbuffer = new stringbuffer();
//组装方法的参数列表
for(int i = 0; i < parameters.length; i++) {
class parameter = parameters[i];
string parametertype = parameter.getname();
//动态指定方法参数的变量名
string refname = "a" + i;
if(i != parameters.length - 1) parameterbuffer.append(parametertype).append(" " + refname).append(",");
else parameterbuffer.append(parametertype).append(" " + refname);
}
stringbuffer methoddeclare = new stringbuffer();
//方法声明，由于是实现接口的方法，所以是public
methoddeclare.append("public ").append(methodreturntype).append(" ").append(methodname).append("(").append(parameterbuffer).append(")").append(exceptionbuffer).append(" {\n");
string interceptorimplname = interceptorclass.getname();
//方法体
methoddeclare.append(interceptor_handler_interface).append(" interceptor = new ").append(interceptorimplname).append("();\n");
//反射调用用户的拦截器接口
methoddeclare.append("object returnobj = interceptor.invoke(class.forname(\"" + classtoproxy + "\").newinstance(), class.forname(\"" + classtoproxy + "\").getmethods()[" + methodindex + "], ");
//传递方法里的参数
if(parameters.length > 0) methoddeclare.append("new object[]{");
for(int i = 0; i < parameters.length; i++) {
//($w) converts from a primitive type to the corresponding wrapper type: e.g.
//integer i = ($w)5;
if(i != parameters.length - 1) methoddeclare.append("($w)a" + i + ",");
else methoddeclare.append("($w)a" + i);
}
if(parameters.length > 0) methoddeclare.append("});\n");
else methoddeclare.append("null);\n");
//对调用拦截器的返回值进行包装
if(methodtoimpl.getreturntype().isprimitive()) {
if(methodtoimpl.getreturntype().equals(boolean.type)) methoddeclare.append("return ((boolean)returnobj).booleanvalue();\n");
else if(methodtoimpl.getreturntype().equals(integer.type)) methoddeclare.append("return ((integer)returnobj).intvalue();\n");
else if(methodtoimpl.getreturntype().equals(long.type)) methoddeclare.append("return ((long)returnobj).longvalue();\n");
else if(methodtoimpl.getreturntype().equals(float.type)) methoddeclare.append("return ((float)returnobj).floatvalue();\n");
else if(methodtoimpl.getreturntype().equals(double.type)) methoddeclare.append("return ((double)returnobj).doublevalue();\n");
else if(methodtoimpl.getreturntype().equals(character.type)) methoddeclare.append("return ((character)returnobj).charvalue();\n");
else if(methodtoimpl.getreturntype().equals(byte.type)) methoddeclare.append("return ((byte)returnobj).bytevalue();\n");
else if(methodtoimpl.getreturntype().equals(short.type)) methoddeclare.append("return ((short)returnobj).shortvalue();\n");
} else {
methoddeclare.append("return (" + methodreturntype + ")returnobj;\n");
}
methoddeclare.append("}");
system.out.println(methoddeclare.tostring());
return methoddeclare.tostring();
}
}
public class main{
public static void main(string[] args) throws exception{
//分别对应 代理类要实现的接口类名， 需要代理类的类名， 用户自定义拦截器实现类的类名
object proxyarithmetic = myproxyimpl.newproxyinstance("com.test.arithmeticinterface", "com.test.arithmetic",
"com.test.interceptorhandlerimpl");
((arithmeticinterface)proxyarithmetic).add(a, b);
((arithmeticinterface)proxyarithmetic).sub(a, b);
}
}
打印一下动态实现接口的代码如下：
public int add(int a0,int a1) {
com.test.interceptorhandler interceptor = new com.test.interceptorhandlerimpl();
object returnobj = interceptor.invoke(class.forname("com.test.arithmetic").newinstance(), class.forname("com.test.arithmetic").getmethods()[0], new object[]{($w)a0,($w)a1});
return ((integer)returnobj).intvalue();
}
public int sub(int a0,int a1) {
com.test.interceptorhandler interceptor = new com.test.interceptorhandlerimpl();
object returnobj = interceptor.invoke(class.forname("com.test.arithmetic").newinstance(), class.forname("com.test.arithmetic").getmethods()[1], new object[]{($w)a0,($w)a1});
return ((integer)returnobj).intvalue();
}
以上就是关于java中动态代理实现机制的详细介绍，希望对大家的学习有所帮助。
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