JDK如何实现底层动态代理
代理模式定义
存在一个代理对象,并且这个代理对象持有真实对象的引用,以实现对真实对象的访问控制。
举个例子,现在公司一般都有VPN,使我们在家也能访问到公司的内网(比如连接公司的数据库等),实现居家办公。这里VPN相当于一个代理,而公司内网相当于被代理对象,也就是真实对象。我们不能直接访问公司内网(真实对象),但是我们通过VPN(代理对象),输入身份信息,确认无误后就可以访问到公司内网。这就是代理模式的作用----控制对象的访问。
代理模式的分类
静态代理
该代理对象持有被代理对象的引用,客户端通过调用代理对象的方法间接实现调用真实对象的方法。代理对象可以在调用真实对象的方法前面加入一些操作:比如身份验证,如果身份验证没有通过,则不能访问真实对象的方法,否则可以调用真实对象的方法;也可以在调用真实对象方法后,加入一些操作,比如记录访问日志。
真实对象接口,提供两个服务方法
/** * * People 真实对象的接口包含两个方法 * * @author: tanggao * @date::2017-9-27 下午3:57:20 * @version 1.0 */ public interface People { voidsayHello(String msg); voidsayBye(String msg); }
真实对象接口的具体实现
/** * *Student * 真实对象接口的实现 *@author: tanggao *@date::2017-9-27 下午3:58:05 *@version 1.0 */ public class Student implements People { @Override public void sayHello(String msg) { System.out.println("Hello "+msg); } @Override public void sayBye(String msg) { System.out.println("ByeBye "+msg); } }
代理对象:
/** * *StaticProxy * 代理对象,控制对真实对象的访问控制 *@author: tanggao *@date::2017-9-27 下午4:01:03 *@version 1.0 */ public class StaticProxy implements People { //真实对象,客户端不能直接访问 private Peoplepeople; publicStaticProxy(){ this.people=new Student(); } @Override public void sayHello(String msg) { booleanfriendFlag=true; if(friendFlag){ people.sayHello(msg); } System.out.println("记录访问日志"); } @Override public void sayBye(String msg) { booleanfriendFlag=true; if(friendFlag){ people.sayBye(msg); } System.out.println("记录访问日志"); } }
客户端调用及结果:
上面就是静态代理的一个实现,通过静态代理,实现了访问控制,但是在每个真实对象方法之前都加入了访问控制代码来验证权限。如果有很多个方法,则要在每个方法调用前都加入验证权限的代码,这样非常的不灵活且有大量的重复代码,即使把验证权限抽象出来做过方法或者类,但是还是得在每个方法前加一段调用权限验证的代码,比如,一个客户端只用其中的一个方法,但是代理中两个方法都要加入权限控制,要满足其他客户端的调用需求,上面接口中只有两个方法还好,但是如果有上百个方法那岂不是很臃肿。那么有什么办法解决了,那就是动态代理
动态代理
动态的生成代理类,而不用像静态代理一样,在编译期间进行定义类。动态代理更加灵活,不用显示的在所有方法前面或者后面加入权限验证、记录日志等操作。
动态代理的实现如下:
其中真实对象接口和它的实现跟静态代理是一样的。
不同的是代理类的创建,静态代理是直接新增一个代理类,而动态代理则不是。动态代理是通过JDK的Proxy和一个调用处理器InvocationHandler来实现的,通过Proxy来生成代理类实例,而这个代理实例通过调用处理器InvocationHandler接收不同的参数灵活调用真实对象的方法。
所以我们需要做的是创建调用处理器,该调用处理器必须实现JDK的InvocationHandler
/** * *DynamicProxyHandler * 调用处理器 实现动态代理必不可少的组件 *@author: tanggao *@date: :2017-9-27 下午5:08:49 *@version 1.0 */ public class DynamicProxyHandler implements InvocationHandler { private People target; public DynamicProxyHandler(){ this.target=new Student();//实例化一个真实对象 } @Override public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable { boolean friendFlag=true; Object o=null; if(friendFlag){ //权限验证通过 所有方法的权限验证只需要在这里加代码就行了 o = method.invoke(target, args); } System.out.println("记录访问日志"); return o; } /** * * 通过Proxy动态生成一个代理实例 *@return *@author:tanggao *@date:2017-9-27 下午4:57:07 *return:Object */ public Object getProxy(){ /* * Proxy.newProxyInstance(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces, InvocationHandler h) * 方法的第一个参数的作用就是 获取当前类的类加载器,作用是用来生成类的 * 第二个参数是获取真实对象的所有接口 获取所有接口的目的是用来生成代理的,因为代理要实现所有的接口 * 第三个参数是 调用处理器 这里传入调用处理器,是因为生成代理实例需要 调用处理器 为什么需要调用处理器,因为生成的代理不能直接调用真实对象的方法, * 而是通过调用处理器来调用真实对象的方法,具体就是通过上面定义的DynamicProxyHandler重写父类InvocationHandler的invoke方法 */ return Proxy.newProxyInstance(this.getClass().getClassLoader(), target.getClass().getInterfaces(), this ); } }
代码解释:
方法:Proxy.newProxyInstance(ClassLoader loader,Class<?>[] interfaces, InvocationHandler h)
方法的第一个参数ClassLoader是类加载器,作用是用来生成类的
第二个参数interfaces是获取真实对象的所有接口,获取所有接口的目的是用来生成代理的,因为代理要实现所有的接口
第三个参数InvocationHandler是调用处理器,这里传入调用处理器,是因为生成代理实例需要调用处理器,至于为什么需要调用处理器,是因为生成的代理不能直接调用真实对象的方法,而是通过调用处理器来调用真实对象的方法,具体就是上面DynamicProxyHandler重写父类的InvocationHandler的invoke方法来调用真实对象的方法。为什么是这样,后面再分析,先来看客户端怎么调用
这样则实现了动态代理,客户端调用代理不同的方法,都实现了对真实对象的间接调用,并且经过了代理对象的权限验证。但是我们只在一个地方加入了权限验证的代码,并没有在每个方法前面都加入,这样更加灵活和优雅。但是我们重头到尾都没有看到像静态代理类那样的一个动态代理类,那么JDK的Proxy是怎么得到动态代理类的实例的呢?真的不建立一个类,就能获取该类的实例吗?
这是不可能的,Java中必须要有类,才会有该类的实例。其实不是没有代理类,而是JDK在运行期间帮我们生成了一个代理类的字节码,通过类加载器加载这个字节码,然后执行引擎进行一系列处理后生成代理类,再进行实例化。
下面就来看JDK是怎么生成代理类并且实例化的:
核心代码就是:
Proxy.newProxyInstance(this.getClass().getClassLoader(),target.getClass().getInterfaces(),this );
看看JDK的底层实现:
贴出代码,去掉了异常和判断
public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces, InvocationHandler h) throws IllegalArgumentException { Class<?> cl = getProxyClass(loader, interfaces); // Class[] constructorParams = { InvocationHandler.class }; Constructor cons = cl.getConstructor(constructorParams); return cons.newInstance(new Object[] { h }); }
通过源码可以知道,生成代理类是通过如下方法实现的:
Class<?> cl =getProxyClass(loader, interfaces);
再追踪一下,这个方法里面内容很多,但是最关键的就是下面这个方法:
byte[] proxyClassFile = ProxyGenerator.generateProxyClass(
proxyName, interfaces);
通过这个方法就生成了代理类的字节码,只不过调用完就不存在了。所以我们看不到它的源码。
我们也可以模拟生成代理类,看看生成的动态代理类到底是个什么东西
通过如下类就可以生成代理类的字节码
/** * *GenerateDynamic * 生成代理类字节码的类 *@author: tanggao *@date: :2017-9-27 下午5:36:54 *@version 1.0 */ public class GenerateDynamic { public static void main(String[] args) { /* People p = new Student(); DynamicProxyHandler handler = new DynamicProxyHandler(); People proxy = (People) Proxy.newProxyInstance(handler.getClass() .getClassLoader(), p.getClass().getInterfaces(), handler); proxy.sayBye("tanggao");*/ createProxyClassFile(); } private static void createProxyClassFile() { String name = "ProxySubject"; byte[] data = ProxyGenerator.generateProxyClass(name, new Class[] { People.class }); FileOutputStream out = null; try { out = new FileOutputStream(name + ".class"); System.out.println((new File("hello")).getAbsolutePath()); out.write(data); } catch (FileNotFoundException e) { e.printStackTrace(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } finally { if (null != out) try { out.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } } }
用反编译工具查看一下生成的字节码,先上代码,后面再分析:
import com.dynamic.test.People; import java.lang.reflect.InvocationHandler; import java.lang.reflect.Method; import java.lang.reflect.Proxy; import java.lang.reflect.UndeclaredThrowableException; public final class ProxySubject extends Proxy implements People { private static Method m1; private static Method m3; private static Method m4; private static Method m0; private static Method m2; public ProxySubject(InvocationHandler paramInvocationHandler) throws { super(paramInvocationHandler); } public final boolean equals(Object paramObject) throws { try { return ((Boolean)this.h.invoke(this, m1, new Object[] { paramObject })).booleanValue(); } catch (Error|RuntimeException localError) { throw localError; } catch (Throwable localThrowable) { throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable); } } public final void sayBye(String paramString) throws { try { this.h.invoke(this, m3, new Object[] { paramString }); return; } catch (Error|RuntimeException localError) { throw localError; } catch (Throwable localThrowable) { throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable); } } public final void sayHello(String paramString) throws { try { this.h.invoke(this, m4, new Object[] { paramString }); return; } catch (Error|RuntimeException localError) { throw localError; } catch (Throwable localThrowable) { throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable); } } public final int hashCode() throws { try { return ((Integer)this.h.invoke(this, m0, null)).intValue(); } catch (Error|RuntimeException localError) { throw localError; } catch (Throwable localThrowable) { throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable); } } public final String toString() throws { try { return (String)this.h.invoke(this, m2, null); } catch (Error|RuntimeException localError) { throw localError; } catch (Throwable localThrowable) { throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable); } } static { try { m1 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("equals", new Class[] { Class.forName("java.lang.Object") }); m3 = Class.forName("com.dynamic.test.People").getMethod("sayBye", new Class[] { Class.forName("java.lang.String") }); m4 = Class.forName("com.dynamic.test.People").getMethod("sayHello", new Class[] { Class.forName("java.lang.String") }); m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode", new Class[0]); m2 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("toString", new Class[0]); return; } catch (NoSuchMethodException localNoSuchMethodException) { throw new NoSuchMethodError(localNoSuchMethodException.getMessage()); } catch (ClassNotFoundException localClassNotFoundException) { throw new NoClassDefFoundError(localClassNotFoundException.getMessage()); } } }
分析过程直接看图:
所以可以看到生成的动态代理类其实跟静态代理类还是有区别的,静态代理是我们直接控制真实对象的方法调用,而动态代理是通过调用处理器的invoke方法来调用真实对象的方法,而这个invoke方法就是我们自己覆写的方法
可以看出是通过反射实现的,通过传入的不同的方法对象和参数来调用真实对象的不同方法。刚开始我和网上很多人一样都有一个疑问,对于invoke方法发参数,Method和args在我们覆写的invoke方法中都有用到,但是对于第一个参数,代理对象proxy没有用,所以不知道这个东西调用处理器传给我们有什么用,最后通过谷歌和百度搜索发现,网上也有人和我有一样的疑问
这是原文的链接:http://*.com/questions/22930195/understanding-proxy-arguments-of-the-invoke-method-of-java-lang-reflect-invoca
原文对这个参数的解释是:
1.可以使用反射获取代理对象的信息(也就是proxy.getClass().getName())。
2.可以将代理对象返回以进行连续调用,这就是proxy存在的目的。因为this并不是代理对象,
下面是给出的例子
public interface Account { public Account deposit (double value); public double getBalance (); }
实现类
public class ExampleInvocationHandler implements InvocationHandler { private double balance; @Override public Object invoke (Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable { // simplified method checks, would need to check the parameter count and types too if ("deposit".equals(method.getName())) { Double value = (Double) args[0]; System.out.println("deposit: " + value); balance += value; return proxy; // here we use the proxy to return 'this' } if ("getBalance".equals(method.getName())) { return balance; } return null; } }
测试调用
public class Test { /** * description: * * @param args * @author:tanggao * @date:2017-9-28 下午2:42:00 return:void */ public static void main(String[] args) { Account account = (Account) Proxy.newProxyInstance(Account.class .getClassLoader(), new Class[] { Account.class, Serializable.class }, new ExampleInvocationHandler()); // method chaining for the win! account.deposit(5000).deposit(4000).deposit(-2500); System.out.println("Balance: " + account.getBalance()); } }
我们看到如果返回proxy的话可以对该代理对象进行连续调用
那为什么不返回this,而是返回proxy对象呢?
因为this对象的类型是ExampleInvocationHandler,而不是代理类$Proxy0
以上就是JDK如何实现底层动态代理的详细内容,更多请关注其它相关文章!
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