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详解java中动态代理实现机制

程序员文章站 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

详解java中动态代理实现机制

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。

详解java中动态代理实现机制

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。

详解java中动态代理实现机制

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:

详解java中动态代理实现机制

详解java中动态代理实现机制

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。