Java动态代理机制详解(JDK 和CGLIB,Javassist,ASM)

彻底理解JAVA动态代理

class文件简介及加载

Java编译器编译好Java文件之后,产生.class 文件在磁盘中。这种class文件是二进制文件,内容是只有JVM虚拟机能够识别的机器码。JVM虚拟机读取字节码文件,取出二进制数据,加载到内存中,解析.class 文件内的信息,生成对应的 Class对象:

在运行期的代码中生成二进制字节码

由于JVM通过字节码的二进制信息加载类的,那么,如果我们在运行期系统中,遵循Java编译系统组织.class文件的格式和结构,生成相应的二进制数据,然后再把这个二进制数据加载转换成对应的类,这样,就完成了在代码中,动态创建一个类的能力了。

代理的基本构成:

代理模式上,基本上有Subject角色,RealSubject角色,Proxy角色。其中:Subject角色负责定义RealSubject和Proxy角色应该实现的接口;RealSubject角色用来真正完成业务服务功能;Proxy角色负责将自身的Request请求,调用realsubject 对应的request功能来实现业务功能,自己不真正做业务。

上面的这幅代理结构图是典型的静态的代理模式:

当在代码阶段规定这种代理关系,Proxy类通过编译器编译成class文件,当系统运行时,此class已经存在了。这种静态的代理模式固然在访问无法访问的资源,增强现有的接口业务功能方面有很大的优点,但是大量使用这种静态代理,会使我们系统内的类的规模增大,并且不易维护;并且由于Proxy和RealSubject的功能 本质上是相同的,Proxy只是起到了中介的作用,这种代理在系统中的存在,导致系统结构比较臃肿和松散。

为了解决这个问题,就有了动态地创建Proxy的想法:在运行状态中,需要代理的地方,根据Subject 和RealSubject,动态地创建一个Proxy,用完之后,就会销毁,这样就可以避免了Proxy 角色的class在系统中冗杂的问题了。

下面以一个代理模式实例阐述这一问题:

将车站的售票服务抽象出一个接口TicketService,包含问询,卖票,退票功能,车站类Station实现了TicketService接口,车票代售点StationProxy则实现了代理角色的功能,类图如下所示。

InvocationHandler角色的由来

仔细思考代理模式中的代理Proxy角色。Proxy角色在执行代理业务的时候,无非是在调用真正业务之前或者之后做一些“额外”业务。

有上图可以看出,代理类处理的逻辑很简单:在调用某个方法前及方法后做一些额外的业务。换一种思路就是:在触发(invoke)真实角色的方法之前或者之后做一些额外的业务。那么,为了构造出具有通用性和简单性的代理类,可以将所有的触发真实角色动作交给一个触发的管理器,让这个管理器统一地管理触发。这种管理器就是Invocation Handler。

动态代理模式的结构跟上面的静态代理模式稍微有所不同,多引入了一个InvocationHandler角色。

先解释一下InvocationHandler的作用:

在静态代理中,代理Proxy中的方法,都指定了调用了特定的realSubject中的对应的方法:

在上面的静态代理模式下,Proxy所做的事情,无非是调用在不同的request时,调用触发realSubject对应的方法;更抽象点看,Proxy所作的事情;在Java中 方法(Method)也是作为一个对象来看待了,

动态代理工作的基本模式就是将自己的方法功能的实现交给 InvocationHandler角色,外界对Proxy角色中的每一个方法的调用,Proxy角色都会交给InvocationHandler来处理,而InvocationHandler则调用具体对象角色的方法。如下图所示:

在这种模式之中:代理Proxy 和RealSubject 应该实现相同的功能,这一点相当重要。(我这里说的功能,可以理解为某个类的public方法)

在面向对象的编程之中,如果我们想要约定Proxy 和RealSubject可以实现相同的功能,有两种方式:

a.一个比较直观的方式,就是定义一个功能接口,然后让Proxy 和RealSubject来实现这个接口。

 b.还有比较隐晦的方式,就是通过继承。因为如果Proxy 继承自RealSubject,这样Proxy则拥有了RealSubject的功能,Proxy还可以通过重写RealSubject中的方法,来实现多态。

其中JDK中提供的创建动态代理的机制,是以a 这种思路设计的,而cglib 则是以b思路设计的。

JDK的动态代理创建机制----通过接口

比如现在想为RealSubject这个类创建一个动态代理对象,JDK主要会做以下工作:

1.   获取 RealSubject上的所有接口列表;
    2.   确定要生成的代理类的类名,默认为:com.sun.proxy.$ProxyXXXX ;

3.   根据需要实现的接口信息,在代码中动态创建 该Proxy类的字节码;

4 .  将对应的字节码转换为对应的class 对象;

5.   创建InvocationHandler 实例handler,用来处理Proxy所有方法调用;

6.   Proxy 的class对象 以创建的handler对象为参数,实例化一个proxy对象

JDK通过 java.lang.reflect.Proxy包来支持动态代理,一般情况下,我们使用下面的newProxyInstance方法

static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,Class<?>[] interfaces,InvocationHandler h)
          返回一个指定接口的代理类实例,该接口可以将方法调用指派到指定的调用处理程序。

而对于InvocationHandler,我们需要实现下列的invoke方法:

在调用代理对象中的每一个方法时,在代码内部,都是直接调用了InvocationHandler 的invoke方法,而invoke方法根据代理类传递给自己的method参数来区分是什么方法。

 Object invoke(Object proxy,Method method,Object[] args)
          在代理实例上处理方法调用并返回结果。

讲的有点抽象,下面通过一个实例来演示一下吧:

JDK动态代理示例

现在定义两个接口Vehicle和Rechargable,Vehicle表示交通工具类,有drive()方法;Rechargable接口表示可充电的(工具),有recharge() 方法;

定义一个实现两个接口的类ElectricCar,类图如下:

通过下面的代码片段,来为ElectricCar创建动态代理类:

package com.foo.proxy;  

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Proxy; public class Test { public static void main(String[] args) { ElectricCar car = new ElectricCar();
// 1.获取对应的ClassLoader
ClassLoader classLoader = car.getClass().getClassLoader(); // 2.获取ElectricCar 所实现的所有接口
Class[] interfaces = car.getClass().getInterfaces();
// 3.设置一个来自代理传过来的方法调用请求处理器,处理所有的代理对象上的方法调用
InvocationHandler handler = new InvocationHandlerImpl(car);
/*
4.根据上面提供的信息,创建代理对象 在这个过程中,
a.JDK会通过根据传入的参数信息动态地在内存中创建和.class 文件等同的字节码
b.然后根据相应的字节码转换成对应的class,
c.然后调用newInstance()创建实例
*/
Object o = Proxy.newProxyInstance(classLoader, interfaces, handler);
Vehicle vehicle = (Vehicle) o;
vehicle.drive();
Rechargable rechargeable = (Rechargable) o;
rechargeable.recharge();
}
}

 生成动态代理类的字节码并且保存到硬盘中:

JDK提供了sun.misc.ProxyGenerator.generateProxyClass(String proxyName,class[] interfaces) 底层方法来产生动态代理类的字节码:

下面定义了一个工具类,用来将生成的动态代理类保存到硬盘中:

import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.lang.reflect.Proxy;
import sun.misc.ProxyGenerator; public class ProxyUtils { /*
* 将根据类信息 动态生成的二进制字节码保存到硬盘中,
* 默认的是clazz目录下
* params :clazz 需要生成动态代理类的类
* proxyName : 为动态生成的代理类的名称
*/
public static void generateClassFile(Class clazz,String proxyName)
{
//根据类信息和提供的代理类名称,生成字节码
byte[] classFile = ProxyGenerator.generateProxyClass(proxyName, clazz.getInterfaces());
String paths = clazz.getResource(".").getPath();
System.out.println(paths);
FileOutputStream out = null; try {
//保留到硬盘中
out = new FileOutputStream(paths+proxyName+".class");
out.write(classFile);
out.flush();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
try {
out.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
} }

仔细观察可以看出生成的动态代理类有以下特点:

1.继承自 java.lang.reflect.Proxy,实现了 Rechargable,Vehicle 这两个ElectricCar实现的接口;

2.类中的所有方法都是final 的;

3.所有的方法功能的实现都统一调用了InvocationHandler的invoke()方法。

cglib 生成动态代理类的机制----通过类继承:

JDK中提供的生成动态代理类的机制有个鲜明的特点是: 某个类必须有实现的接口,而生成的代理类也只能代理某个类接口定义的方法,比如:如果上面例子的ElectricCar实现了继承自两个接口的方法外,另外实现了方法bee() ,则在产生的动态代理类中不会有这个方法了!更极端的情况是:如果某个类没有实现接口,那么这个类就不能同JDK产生动态代理了!

幸好我们有cglib。“CGLIB(Code Generation Library),是一个强大的,高性能,高质量的Code生成类库,它可以在运行期扩展Java类与实现Java接口。”

cglib 创建某个类A的动态代理类的模式是:

1.   查找A上的所有非final 的public类型的方法定义;

2.   将这些方法的定义转换成字节码;

3.   将组成的字节码转换成相应的代理的class对象;

4.   实现 MethodInterceptor接口,用来处理 对代理类上所有方法的请求(这个接口和JDK动态代理InvocationHandler的功能和角色是一样的)

个人总结:

  • Java文件编译完后以.class形式保存,即字节码。JVM虚拟机读取字节码文件,取出二进制数据,加载到内存中,解析.class 文件内的信息,生成对应的 Class对象。
  • 可以通过classloader读取.class文件的格式和结构,生成字节码,动态创建一个类

代理模式

代理模式上,基本上有Subject角色,RealSubject角色,Proxy角色。其中:Subject角色负责定义RealSubject和Proxy角色应该实现的接口;RealSubject角色用来真正完成业务服务功能;Proxy角色负责将自身的Request请求,调用realsubject 对应的request功能来实现业务功能,自己不真正做业务。

静态代理:静态定义proxy类

当在代码阶段规定这种代理关系,Proxy类通过编译器编译成class文件,当系统运行时,此class已经存在了。这种静态的代理模式固然在访问无法访问的资源,增强现有的接口业务功能方面有很大的优点,但是大量使用这种静态代理,会使我们系统内的类的规模增大,并且不易维护;并且由于Proxy和RealSubject的功能 本质上是相同的,Proxy只是起到了中介的作用,这种代理在系统中的存在,导致系统结构比较臃肿和松散。

动态代理:

为了解决这个问题,就有了动态地创建Proxy的想法:在运行状态中,需要代理的地方,根据Subject 和RealSubject,动态地创建一个Proxy,用完之后,就会销毁,这样就可以避免了Proxy 角色的class在系统中冗杂的问题了。

两种方式:

a.一个比较直观的方式,就是定义一个功能接口,然后让Proxy 和RealSubject来实现这个接口。

b.还有比较隐晦的方式,就是通过继承。因为如果Proxy 继承自RealSubject,这样Proxy则拥有了RealSubject的功能,Proxy还可以通过重写RealSubject中的方法,来实现多态。

通过接口创建:

1.   获取 RealSubject上的所有接口列表;
    2.   确定要生成的代理类的类名,默认为:com.sun.proxy.$ProxyXXXX ;

3.   根据需要实现的接口信息,在代码中动态创建 该Proxy类的字节码;

4 .  将对应的字节码转换为对应的class 对象;

5.   创建InvocationHandler 实例handler,用来处理Proxy所有方法调用;

6.   Proxy 的class对象 以创建的handler对象为参数,实例化一个proxy对象

InvocationHandler的作用:

在静态代理中,代理Proxy中的方法,都指定了调用了特定的realSubject中的对应的方法:

在上面的静态代理模式下,Proxy所做的事情,无非是调用在不同的request时,调用触发realSubject对应的方法;更抽象点看,Proxy所作的事情;在Java中 方法(Method)也是作为一个对象来看待了,

动态代理工作的基本模式就是将自己的方法功能的实现交给 InvocationHandler角色,外界对Proxy角色中的每一个方法的调用,Proxy角色都会交给InvocationHandler来处理,而InvocationHandler则调用具体对象角色的方

JDK通过 java.lang.reflect.Proxy包来支持动态代理,一般情况下,我们使用下面的newProxyInstance方法

newProxyInstance(ClassLoader loader,Class<?>[] interfaces,InvocationHandler h)
          返回一个指定接口的代理类实例,该接口可以将方法调用指派到指定的调用处理程序。

而对于InvocationHandler,我们需要实现下列的invoke方法:

invoke(Object proxy,Method method,Object[] args)
          在代理实例上处理方法调用并返回结果。

在调用代理对象中的每一个方法时,在代码内部,都是直接调用了InvocationHandler 的invoke方法,而invoke方法根据代理类传递给自己的method参数来区分是什么方法。

JDK提供了sun.misc.ProxyGenerator.generateProxyClass(String proxyName,class[] interfaces) 底层方法来产生动态代理类的字节码:

JAVA动态代理基础的更多相关文章

  1. Java动态代理学习【Spring AOP基础之一】

    Spring AOP使用的其中一个底层技术就是Java的动态代理技术.Java的动态代理技术主要围绕两个类进行的 java.lang.reflect.InvocationHandler java.la ...

  2. java 基础之--java动态代理

    1.抽象角色:声明真实对象与代理对象的共同接口: 2.代理角色:相当于中介的作用,bridge,内部包含对真实角色的reference,在执行真实操作对象时,附加其他操作,相当于对真实角色的封装: 3 ...

  3. 【Java 基础】Java动态代理

    Java动态代理InvocationHandler和Proxy java动态代理机制中有两个重要的类和接口InvocationHandler(接口)和Proxy(类),这一个类Proxy和接口Invo ...

  4. java 动态代理示例,带主要注释

    Java proxy是基于反射,仅仅支持基于接口的动态代理. java 动态代理是一切架构的基础,必须了解. 废话少说,先上代码获得感性认识. 示例代码有主要注释. 接口: public interf ...

  5. Java 动态代理机制分析及扩展

    Java 动态代理机制分析及扩展,第 1 部分 王 忠平, 软件工程师, IBM 何 平, 软件工程师, IBM 简介: 本文通过分析 Java 动态代理的机制和特点,解读动态代理类的源代码,并且模拟 ...

  6. Java动态代理简单应用

    概念 代理模式是基本的设计模式之一,它是开发者为了提供额外的或不同的操作,而插入的用来代替“实际”对象的对象.这些操作通常涉及与“实际”对象的通信,因此代理通常充当着中间人的角色. Java动态代理比 ...

  7. java动态代理实现与原理详细分析

    关于Java中的动态代理,我们首先需要了解的是一种常用的设计模式--代理模式,而对于代理,根据创建代理类的时间点,又可以分为静态代理和动态代理. 一.代理模式    代理模式是常用的java设计模式, ...

  8. java动态代理实现与原理详细分析(代码层面解释了AOP的实现)

    关于Java中的动态代理,我们首先需要了解的是一种常用的设计模式--代理模式,而对于代理,根据创建代理类的时间点,又可以分为静态代理和动态代理. 一.代理模式    代理模式是常用的java设计模式, ...

  9. AOP面向切面编程JAVA动态代理实现用户权限管理(实现篇)

    java动态代理机制的功能十分强大,使用动态代理技术能够有效的降低应用中各个对象之间的耦合紧密程度,提高开发的效率以及程序的可维护性,事实上Spring AOP就是建立在Java动态代理的基础之上.其 ...

随机推荐

  1. Effective C++笔记:继承与面向对象设计

    关于OOP 博客地址:http://www.cnblogs.com/ronny 转载请注明出处! 1,继承可以是单一继承或多重继承,每一个继承连接可以是public.protected或private ...

  2. 学习人工智还死拽着Python不放?大牛都在用Anaconda5.2.0

    前言 最近有很多的小白想学习人工智能,可是呢?依旧用Python在学习.我说大哥们,现在都什么年代了,还在把那个当宝一样拽着死死不放吗?懂的人都在用Anaconda5.2.0,里面的功能可强大多了,里 ...

  3. Django(ORM查询2)

    day70 ORM训练专题 :http://www.cnblogs.com/liwenzhou/articles/8337352.html 内容回顾     1. ORM         1. ORM ...

  4. zookeeper的安装与配置(单机和集群)

    单机模式: 1.首先去官网下载zookeeper的包 zookeeper-3.4.10.tar.gz 2.用FTP上传到服务器或者Linux虚拟机的/usr/local目录下 3.解压文件tar -z ...

  5. Windows打开应用,提示“此程序被组策略阻止”

    Windows打开应用,提示"此程序被组策略阻止",该问题为组策略限制了用户使用某个应用程序,一般可以在 1 控制面板--->管理工具--->本地安全策略-->软 ...

  6. (转)Java并发编程:线程池的使用方法

    http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3932921.html http://www.journaldev.com/1069/java-thread-pool-ex ...

  7. vue项目在IE9下报错 “requestAnimationFrame”未定义

    在main.js里面添加: (function () { var lastTime = 0; var vendors = ['ms', 'moz', 'webkit', 'o']; for (var ...

  8. Cesium Vue开发环境搭建

    最近被问到如何在 vuejs 中集成 cesium,首先想到的官网应该有教程.官网有专门讲 Cesium and Webpack(有坑),按照官网的说明,动手建了一个Demo,在这记录下踩坑过程. 一 ...

  9. [Leetcode]315.计算右侧小于当前元素的个数 (6种方法)

    链接 给定一个整数数组 nums,按要求返回一个新数组 counts.数组 counts 有该性质: counts[i] 的值是  nums[i] 右侧小于 nums[i] 的元素的数量. 示例: 输 ...

  10. POJ 2860

    #include<iostream> #define MAXN 20 using namespace std; int a_1[MAXN]; int a_2[MAXN]; int main ...