JAVA（JDK）动态代理和Cglib代理的实现原理

程序员文章站 2024-03-14 20:28:40

...

熟悉Spring AOP的一定知道，AOP的实现是基于java动态代理和cglib代理两种方法实现的。

（看源码会知道，在进入准备生成代理对象阶段会有一个if条件判断，如下）

要代理对象实现了接口，默认情况下会采用JDK的动态代理实现AOP
要代理对象实现了接口，可以强制使用CGLIB实现AOP，使用注解@EnableAspectJAutoProxy(proxyTargetClass = true)
要代理对象没有实现了接口，必须采用CGLIB库，spring会自动使用CGLIB

比如：

在工程开发中，有些Service 有自己的实现类ServiceImpl，这个时候要生成代理对象，调用就是java动态代理。

有些Service直接就是实体class，这个时候要生成代理对象，调用该的cglib动态代理。

下面分开讲一下jdk代理和cglib代理

jdk动态代理的实现剖析

一个只有login方法的UserService。

被jdk代理生成的代理对象是一堆字节码，反编译字节码，看到如下信息。

什么意思呢？

代理对象吧UserService，复制出来一份&ProxyUserService。

我们在使用代理对象的login的时候，其实是通过InvocationHandler的invoke方法，间接的去使用真实对象的方法。

InvocationHandler是个接口，该接口只有一个方法 invoke。

关于InvocationHandler和invoke的问题，可以看我另外一篇文章。

这里你只要知道，调用代理对象，实际是通过invoke，去使用真实对象的方法。

如下图三的绿字解释。

JAVA（JDK）动态代理和Cglib代理的实现原理

cglib动态代理的实现剖析

CGLIB包的底层是通过使用一个小而快的字节码处理框架ASM，来转换字节码并生成新的类。

就是转换UserService的字节码，生成一个UserService的继承类，作为代理类使用，

提示：（Cglib是无法代理final修饰的方法的，如果你的对象中有final修饰的方法，是不能被代理的，因为是通过继承来实现动态代理，final修饰的不能被继承，同上，jdk因为是接口，接口中本来就不可以用final修饰方法，）

cglib代理实现通过接口MethodInterceptor(方法拦截器)，这个接口只有一个方法intercept

JAVA（JDK）动态代理和Cglib代理的实现原理

一个代理对象PersionService，字节码反编译后的代码

public class PersonService$$EnhancerByCGLIB$$eaaaed75
  extends PersonService
  implements Factory
{
  private boolean CGLIB$BOUND;
  private static final ThreadLocal CGLIB$THREAD_CALLBACKS;
  private static final Callback[] CGLIB$STATIC_CALLBACKS;
  private MethodInterceptor CGLIB$CALLBACK_0;//拦截器
  private static final Method CGLIB$setPerson$0$Method;//被代理方法
  private static final MethodProxy CGLIB$setPerson$0$Proxy;//代理方法
  private static final Object[] CGLIB$emptyArgs;
  private static final Method CGLIB$finalize$1$Method;
  private static final MethodProxy CGLIB$finalize$1$Proxy;
  private static final Method CGLIB$equals$2$Method;
  private static final MethodProxy CGLIB$equals$2$Proxy;
  private static final Method CGLIB$toString$3$Method;
  private static final MethodProxy CGLIB$toString$3$Proxy;
  private static final Method CGLIB$hashCode$4$Method;
  private static final MethodProxy CGLIB$hashCode$4$Proxy;
  private static final Method CGLIB$clone$5$Method;
  private static final MethodProxy CGLIB$clone$5$Proxy;
  
  static void CGLIB$STATICHOOK1()
  {
    CGLIB$THREAD_CALLBACKS = new ThreadLocal();
    CGLIB$emptyArgs = new Object[0];
    Class localClass1 = Class.forName("com.demo.proxy.cglib.PersonService$$EnhancerByCGLIB$$eaaaed75");//代理类
    Class localClass2;//被代理类PersionService
    Method[] tmp95_92 = ReflectUtils.findMethods(new String[] { "finalize", "()V", "equals", "(Ljava/lang/Object;)Z", "toString", "()Ljava/lang/String;", "hashCode", "()I", "clone", "()Ljava/lang/Object;" }, (localClass2 = Class.forName("java.lang.Object")).getDeclaredMethods());
    CGLIB$finalize$1$Method = tmp95_92[0];
    CGLIB$finalize$1$Proxy = MethodProxy.create(localClass2, localClass1, "()V", "finalize", "CGLIB$finalize$1");
    Method[] tmp115_95 = tmp95_92;
    CGLIB$equals$2$Method = tmp115_95[1];
    CGLIB$equals$2$Proxy = MethodProxy.create(localClass2, localClass1, "(Ljava/lang/Object;)Z", "equals", "CGLIB$equals$2");
    Method[] tmp135_115 = tmp115_95;
    CGLIB$toString$3$Method = tmp135_115[2];
    CGLIB$toString$3$Proxy = MethodProxy.create(localClass2, localClass1, "()Ljava/lang/String;", "toString", "CGLIB$toString$3");
    Method[] tmp155_135 = tmp135_115;
    CGLIB$hashCode$4$Method = tmp155_135[3];
    CGLIB$hashCode$4$Proxy = MethodProxy.create(localClass2, localClass1, "()I", "hashCode", "CGLIB$hashCode$4");
    Method[] tmp175_155 = tmp155_135;
    CGLIB$clone$5$Method = tmp175_155[4];
    CGLIB$clone$5$Proxy = MethodProxy.create(localClass2, localClass1, "()Ljava/lang/Object;", "clone", "CGLIB$clone$5");
    tmp175_155;
    Method[] tmp223_220 = ReflectUtils.findMethods(new String[] { "setPerson", "()V" }, (localClass2 = Class.forName("com.demo.proxy.cglib.PersonService")).getDeclaredMethods());
    CGLIB$setPerson$0$Method = tmp223_220[0];
    CGLIB$setPerson$0$Proxy = MethodProxy.create(localClass2, localClass1, "()V", "setPerson", "CGLIB$setPerson$0");
    tmp223_220;
    return;
  }

我们通过代理类的源码可以看到，代理类会获得所有在父类继承来的方法，并且会有MethodProxy与之对应，比如 Method CGLIB$setPerson$0$Method、MethodProxy CGLIB$setPerson$0$Proxy;

//代理方法（methodProxy.invokeSuper会调用）
   final void CGLIB$setPerson$0() {
      super.setPerson();
   }
   //被代理方法(methodProxy.invoke会调用，这就是为什么在拦截器中调用methodProxy.invoke会死循环，一直在调用拦截器)
   public final void setPerson() {
      MethodInterceptor var10000 = this.CGLIB$CALLBACK_0;
      if(this.CGLIB$CALLBACK_0 == null) {
         CGLIB$BIND_CALLBACKS(this);
         var10000 = this.CGLIB$CALLBACK_0;
      }

      if(var10000 != null) {
         //调用拦截器
         var10000.intercept(this, CGLIB$setPerson$0$Method, CGLIB$emptyArgs, CGLIB$setPerson$0$Proxy);
      } else {
         super.setPerson();
      }
   }

调用过程：代理对象调用this.setPerson方法->调用拦截器->methodProxy.invokeSuper->CGLIB$setPerson$0->被代理对象setPerson方法
拦截器MethodInterceptor中就是由MethodProxy的invokeSuper方法调用代理方法的，MethodProxy非常关键，我们分析一下它具体做了什么。

创建MethodProxy

public class MethodProxy {
    private Signature sig1;
    private Signature sig2;
    private MethodProxy.CreateInfo createInfo;
    private final Object initLock = new Object();
    private volatile MethodProxy.FastClassInfo fastClassInfo;
    //c1:被代理对象Class
    //c2:代理对象Class
    //desc：入参类型
    //name1:被代理方法名
    //name2:代理方法名
    public static MethodProxy create(Class c1, Class c2, String desc, String name1, String name2) {
        MethodProxy proxy = new MethodProxy();
        proxy.sig1 = new Signature(name1, desc);//被代理方法签名
        proxy.sig2 = new Signature(name2, desc);//代理方法签名
        proxy.createInfo = new MethodProxy.CreateInfo(c1, c2);
        return proxy;
    }

private static class CreateInfo {
    Class c1;
    Class c2;
    NamingPolicy namingPolicy;
    GeneratorStrategy strategy;
    boolean attemptLoad;

    public CreateInfo(Class c1, Class c2) {
        this.c1 = c1;
        this.c2 = c2;
        AbstractClassGenerator fromEnhancer = AbstractClassGenerator.getCurrent();
        if(fromEnhancer != null) {
            this.namingPolicy = fromEnhancer.getNamingPolicy();
            this.strategy = fromEnhancer.getStrategy();
            this.attemptLoad = fromEnhancer.getAttemptLoad();
        }

    }
}

上面代码调用过程就是获取到代理类对应的FastClass，并执行了代理方法。还记得之前生成三个class文件吗？PersonService$$EnhancerByCGLIB$$eaaaed75$$FastClassByCGLIB$$355cb7ea.class就是代理类的FastClass，
PersonService$$FastClassByCGLIB$$a076b035.class就是被代理类的FastClass。

提示：
Cglib动态代理执行代理方法效率之所以比JDK的高是因为Cglib采用了FastClass机制，它的原理简单来说就是：为代理类和被代理类各生成一个Class，这个Class会为代理类或被代理类的方法分配一个index(int类型)。
这个index当做一个入参，FastClass就可以直接定位要调用的方法直接进行调用，这样省去了反射调用，所以调用效率比JDK动态代理通过反射调用高。

FastClass机制

//根据方法签名获取index
 public int getIndex(Signature var1) {
      String var10000 = var1.toString();
      switch(var10000.hashCode()) {
      case -2077043409:
         if(var10000.equals("getPerson(Ljava/lang/String;)Lcom/demo/pojo/Person;")) {
            return 21;
         }
         break;
      case -2055565910:
         if(var10000.equals("CGLIB$SET_THREAD_CALLBACKS([Lnet/sf/cglib/proxy/Callback;)V")) {
            return 12;
         }
         break;
      case -1902447170:
         if(var10000.equals("setPerson()V")) {
            return 7;
         }
         break;
   //省略部分代码.....
　
 //根据index直接定位执行方法
 public Object invoke(int var1, Object var2, Object[] var3) throws InvocationTargetException {
      eaaaed75 var10000 = (eaaaed75)var2;
      int var10001 = var1;

      try {
         switch(var10001) {
         case 0:
            return new Boolean(var10000.equals(var3[0]));
         case 1:
            return var10000.toString();
         case 2:
            return new Integer(var10000.hashCode());
         case 3:
            return var10000.newInstance((Class[])var3[0], (Object[])var3[1], (Callback[])var3[2]);
         case 4:
            return var10000.newInstance((Callback)var3[0]);
         case 5:
            return var10000.newInstance((Callback[])var3[0]);
         case 6:
            var10000.setCallback(((Number)var3[0]).intValue(), (Callback)var3[1]);
            return null;
         case 7:
            var10000.setPerson();
            return null;
         case 8:
            var10000.setCallbacks((Callback[])var3[0]);
            return null;
         case 9:
            return var10000.getCallback(((Number)var3[0]).intValue());
         case 10:
            return var10000.getCallbacks();
         case 11:
            eaaaed75.CGLIB$SET_STATIC_CALLBACKS((Callback[])var3[0]);
            return null;
         case 12:
            eaaaed75.CGLIB$SET_THREAD_CALLBACKS((Callback[])var3[0]);
            return null;
         case 13:
            return eaaaed75.CGLIB$findMethodProxy((Signature)var3[0]);
         case 14:
            return var10000.CGLIB$toString$3();
         case 15:
            return new Boolean(var10000.CGLIB$equals$2(var3[0]));
         case 16:
            return var10000.CGLIB$clone$5();
         case 17:
            return new Integer(var10000.CGLIB$hashCode$4());
         case 18:
            var10000.CGLIB$finalize$1();
            return null;
         case 19:
            var10000.CGLIB$setPerson$0();
            return null;
        //省略部分代码....
      } catch (Throwable var4) {
         throw new InvocationTargetException(var4);
      }

      throw new IllegalArgumentException("Cannot find matching method/constructor");
   }

FastClass并不是跟代理类一块生成的，而是在第一次执行MethodProxy invoke/invokeSuper时生成的并放在了缓存中。

//MethodProxy invoke/invokeSuper都调用了init()
private void init() {
        if(this.fastClassInfo == null) {
            Object var1 = this.initLock;
            synchronized(this.initLock) {
                if(this.fastClassInfo == null) {
                    MethodProxy.CreateInfo ci = this.createInfo;
                    MethodProxy.FastClassInfo fci = new MethodProxy.FastClassInfo();
                    fci.f1 = helper(ci, ci.c1);//如果缓存中就取出，没有就生成新的FastClass
                    fci.f2 = helper(ci, ci.c2);
                    fci.i1 = fci.f1.getIndex(this.sig1);//获取方法的index
                    fci.i2 = fci.f2.getIndex(this.sig2);
                    this.fastClassInfo = fci;
                    this.createInfo = null;
                }
            }
        }

    }

最后我们总结一下JDK动态代理和Gglib动态代理的区别：
1.JDK动态代理是实现了被代理对象的接口，Cglib是继承了被代理对象。
2.JDK和Cglib都是在运行期生成字节码，JDK是直接写成代理对象Class字节码，Cglib使用ASM框架写Class字节码，Cglib代理实现更复杂，生成代理类比JDK效率低。
3.JDK调用代理方法，是通过反射机制调用，Cglib是通过FastClass机制直接调用方法，Cglib执行效率更高。

cglib详细介绍，参考链接：

https://www.cnblogs.com/monkey0307/p/8328821.html

JAVA（JDK）动态代理和Cglib代理的实现原理

jdk动态代理的实现剖析

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