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本文篇幅比較長(zhǎng)，在確定您是否需要仔細(xì)閱讀本文前，可以先思考一下下面幾個(gè)問題：

動(dòng)態(tài)代理是什么？
如何實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)代理？
所有類都能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)代理嗎？
非目標(biāo)方法是否會(huì)被代理？
為什么 JDK 實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)代理必須要求被代理類實(shí)現(xiàn)接口？
為什么 CGLib 實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)代理要求被代理類為非 final類？

為了理解動(dòng)態(tài)代理，我們需要先了解代理模式是怎么回事。

代理模式

代理模式給某一個(gè)對(duì)象提供一個(gè)代理對(duì)象，并由代理對(duì)象控制對(duì)原對(duì)象的引用。可以將代理模式理解為生活中常見的中介，UML 圖如下。

proxy.png

public interface Subject {
    public void doOperation();
}
public class RealSubject implements Subject {
    @Override
    public void doOperation() {
        System.out.println("RealSubject doOperation...");
    }
}
public class Proxy implements Subject {
    private Subject subject;
    public Proxy(Subject subject) {
        this.subject = subject;
    }
    @Override
    public void doOperation() {
        System.out.println("Proxy before RealSubject doOperation...");
        subject.doOperation();
        System.out.println("Proxy after RealSubject doOperation...");
    }
}
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Subject subject = new Proxy(new RealSubject());
        subject.doOperation();
    }
}

上述代碼輸出如下：

Proxy before RealSubject doOperation...
RealSubject doOperation...
Proxy after RealSubject doOperation...

通過代理模式，我們可以做到在不修改目標(biāo)對(duì)象的前提下,對(duì)目標(biāo)對(duì)象進(jìn)行功能擴(kuò)展。但是上述靜態(tài)代理的不足之處在于需要事先寫好相應(yīng)的代理類，而且在接口發(fā)生變化時(shí)需要對(duì)被代理類及代理類進(jìn)行修改，對(duì)此 Java 引入了動(dòng)態(tài)代理的概念。

動(dòng)態(tài)代理

與靜態(tài)代理需要事先構(gòu)建不同，動(dòng)態(tài)代理是動(dòng)態(tài)地在內(nèi)存中生成的。一般而言，動(dòng)態(tài)代理可以由 JDK 動(dòng)態(tài)代理及CGLib 動(dòng)態(tài)代理實(shí)現(xiàn)。

JDK動(dòng)態(tài)代理

使用JDK動(dòng)態(tài)代理只需要3步即可完成：

創(chuàng)建被代理的對(duì)象 RealSubject
創(chuàng)建被代理對(duì)象的處理對(duì)象，持有目標(biāo)（被代理）對(duì)象 JDKInvocationHandler
使用Proxy的靜態(tài)方法 newProxyInstance 創(chuàng)建代理對(duì)象

public class JDKInvocationHandler implements java.lang.reflect.InvocationHandler {
    private Subject subject;
    public JDKInvocationHandler(Subject subject) {
        this.subject = subject;
    }
    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        System.out.println("JDKProxy before RealSubject doOperation...");
        Object ret = method.invoke(subject, args);
        System.out.println("JDKProxy after RealSubject doOperation...");
        return ret;
    }
}
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //創(chuàng)建被代理的對(duì)象 realSubject
        RealSubject realSubject = new RealSubject();
        //創(chuàng)建被代理對(duì)象的處理對(duì)象
        InvocationHandler handler = new JDKInvocationHandler(realSubject);
        //創(chuàng)建代理對(duì)象
        Subject proxy = (Subject) Proxy.newProxyInstance(
            RealSubject.class.getClassLoader(),
            RealSubject.class.getInterfaces(),
            handler);
        //執(zhí)行相應(yīng)的方法
        proxy.doOperation();
    }
}

上述代碼輸出如下：

JDKProxy before RealSubject doOperation...
RealSubject doOperation...
JDKProxy after RealSubject doOperation...

其中，InvocationHandler 是 Java 自帶的接口，其定義如下：

public interface InvocationHandler {
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
        throws Throwable;
}

Proxy 靜態(tài)方法的定義如下：

public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,
                                      Class<?>[] interfaces,
                                      InvocationHandler h)

其中，

loader 為類加載器，出于安全性，要求 loader 對(duì) interfaces 可見，通常使用被代理類的ClassLoader。
interfaces 為被代理對(duì)象需要實(shí)現(xiàn)的所有接口。
h為方法調(diào)用的實(shí)際處理者，通過 InvocationHandler 對(duì)被代理類進(jìn)行拓展。

(ps:類加載器后面會(huì)有專門介紹。)

但是，等一下，為什么需要這三個(gè)參數(shù)呢？是不是任意一個(gè) Java 類都可以動(dòng)態(tài)代理呢？我們不妨深入看看 Proxy類到底做了什么？Proxy.newProxyInstance 方法的主要內(nèi)容（刪除了安全檢測(cè)等內(nèi)容）如下：

public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,Class<?>[] interfaces,
                   InvocationHandler h) throws IllegalArgumentException{
    final Class<?>[] intfs = interfaces.clone();
    //根據(jù)ClassLoader及接口獲取指定的代理類的Class信息
    Class<?> cl = getProxyClass0(loader, intfs);
    try {
        //在Proxy中 constructorParams被硬編碼為{InvocationHandler.class};
        //獲取代理類的參數(shù)為 InvocationHandler 的構(gòu)造器
        final Constructor<?> cons = cl.getConstructor(constructorParams);
        //生成代理類
        return cons.newInstance(new Object[]{h});
    } catch (XXException e) {
        throw new XXException(e.toString(), e);
    }
}
//從proxyClassCache中獲取代理類的Class信息，如果沒有則根據(jù)classLoader、ingerfaces生成加載并緩存
private static Class<?> getProxyClass0(ClassLoader loader,Class<?>... interfaces) {
        return proxyClassCache.get(loader, interfaces);
}

動(dòng)態(tài)編譯生成代理類的代碼如下：

//通過反射動(dòng)態(tài)生成、編譯代理類，得到代理類的字節(jié)碼數(shù)據(jù)
byte[] proxyClassFile = ProxyGenerator.generateProxyClass(
                                    proxyName,interfaces, accessFlags);
try {
    //動(dòng)態(tài)加載代理類
    return defineClass0(loader,proxyName,proxyClassFile,0,proxyClassFile.length);
} catch (ClassFormatError e) {
    throw new IllegalArgumentException(e.toString());
}

至此，我們知道了 Proxy 的運(yùn)行邏輯，為了進(jìn)一步了解動(dòng)態(tài)生成的代理類的內(nèi)容，我們不妨輸出并使用反編譯工具查看動(dòng)態(tài)生成的代理類的信息：

通過在程序運(yùn)行時(shí)設(shè)置：

System.getProperties().put("sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles", "true");

即可將生成的代理類保存在項(xiàng)目根目錄下，路徑為：com/sun/proxy/$ProxyNum.class

使用Java Decompiler工具查看，結(jié)果如下：

package com.sun.proxy;

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
import java.lang.reflect.UndeclaredThrowableException;

public final class $Proxy0 extends Proxy implements Subject {
    private static Method m1;
    private static Method m2;
    private static Method m3;
    private static Method m0;

    public $Proxy0(InvocationHandler paramInvocationHandler) {
        super(paramInvocationHandler);
    }

    @Override
    public final boolean equals(Object paramObject) {
        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);
        }
    }

    @Override
    public final String toString() {
        try {
            return (String) this.h.invoke(this, m2, null);
        } catch (Error | RuntimeException localError) {
            throw localError;
        } catch (Throwable localThrowable) {
            throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);
        }
    }

    @Override
    public final void doOperation() {
        try {
            this.h.invoke(this, m3, null);
            return;
        } catch (Error | RuntimeException localError) {
            throw localError;
        } catch (Throwable localThrowable) {
            throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);
        }
    }

    @Override
    public final int hashCode() {
        try {
            return ((Integer) this.h.invoke(this, m0, null)).intValue();
        } 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") });
            m2 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("toString", new Class[0]);
            m3 = Class.forName("com.iqts.proxy.Subject").getMethod("doOperation", new Class[0]);
            m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode", new Class[0]);
            return;
        } catch (NoSuchMethodException localNoSuchMethodException) {
            throw new NoSuchMethodError(localNoSuchMethodException.getMessage());
        } catch (ClassNotFoundException localClassNotFoundException) {
            throw new NoClassDefFoundError(localClassNotFoundException.getMessage());
        }
    }
}

到這里可以大概推測(cè)出，JDK 動(dòng)態(tài)代理是通過繼承 Proxy 類，實(shí)現(xiàn)被代理類的所有接口生成動(dòng)態(tài)代理類。這也解釋了采用 JDK 動(dòng)態(tài)代理時(shí)為什么只能使用接口引用指向代理，而不能使用被代理的具體類引用指向代理。

Subject proxy = (Subject) Proxy.newProxyInstance(RealSubject.class.getClassLoader(),
                RealSubject.class.getInterfaces(), handler);//ok

//java.lang.ClassCastException: com.sun.proxy.$Proxy0 cannot be cast to RealSubject
RealSubject proxy = (RealSubject) Proxy.newProxyInstance(
                RealSubject.class.getClassLoader(),
                RealSubject.class.getInterfaces(), handler);

此外，除了實(shí)現(xiàn)了被代理所有接口中的方法外，JDK 動(dòng)態(tài)代理還重寫了 Object 類中的 hashCode、equals、toString 三個(gè)方法。

為了更好地看出類之間的依賴關(guān)系，上述代碼可以簡(jiǎn)化如下：

public interface Subject {
    public void doOperation();
}
public class RealSubject implements Subject {
    @Override
    public void doOperation() {
        System.out.println("RealSubject doOperation...");
    }
}
public interface InvocationHandler {
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable;
}
public class Proxy implements java.io.Serializable {
    protected InvocationHandler h;
    protected Proxy(InvocationHandler h) {
        this.h = h;
    }
    public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,
                                          Class<?>[] interfaces,
                                          InvocationHandler h){
        Class<?> cl = getProxyClass0(loader, intfs);
        final Constructor<?> cons = cl.getConstructor(InvocationHandler.class);
        return cons.newInstance(new Object[]{h});
    }
}
public final class $Proxy0 extends Proxy implements Subject {
    private static Method m3;
    public $Proxy0(InvocationHandler paramInvocationHandler) {
        super(paramInvocationHandler);
    }
    @Override
    public final void doOperation() {
        try {
            this.h.invoke(this, m3, null);
        } catch (Error | RuntimeException localError) {
            throw localError;
        } catch (Throwable localThrowable) {
            throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);
        }
    }
}

到這里我們就不難理解，為什么 JDK 實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)代理必須要求被代理類實(shí)現(xiàn)接口，這是由于動(dòng)態(tài)代理動(dòng)態(tài)生成的代理類需要繼承 Proxy 類，而 Java 中只能單繼承的限制使得被代理類必須實(shí)現(xiàn)接口才能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)代理。

JDK 能夠很好地實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)代理，但是如果被代理的類沒有實(shí)現(xiàn)接口就無法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)代理，這時(shí)候我們就需要使用第三方工具來幫忙了。

CGLib

CGLib 是一個(gè)強(qiáng)大的高性能的代碼生成包，它可以在運(yùn)行期擴(kuò)展 Java 類及實(shí)現(xiàn)Java接口、提供方法的攔截，因此被眾多 AOP 框架使用。CGLib 包的底層是通過使用字節(jié)碼處理框架 ASM 來轉(zhuǎn)換字節(jié)碼并生成新的類。

使用 CGLib 實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)代理也很簡(jiǎn)單，首先

創(chuàng)建Enhancer對(duì)象
設(shè)置被代理類
回調(diào)對(duì)象（回調(diào)類實(shí)現(xiàn) MethodInterceptor或InvocationHandler接口）
創(chuàng)建并設(shè)置回調(diào)對(duì)象
創(chuàng)建代理對(duì)象

public class CGLib {
    public static void main(String[] args) {
        // 創(chuàng)建Enhancer對(duì)象
        Enhancer enhancer = new Enhancer();
        // 設(shè)置被代理類
        enhancer.setSuperclass(ConcreteSubject.class);
        
        // 創(chuàng)建回調(diào)對(duì)象
        //實(shí)現(xiàn) MethodInterceptor 接口
        Callback callback = new CGLibMethodInterceptor();
        //實(shí)現(xiàn) InvocationHandler 接口
        Callback callback = new CGLibInvocationHandler(new ConcreteSubject());
        
        // 設(shè)置回調(diào)對(duì)象
        enhancer.setCallback(callback);
        // 創(chuàng)建代理對(duì)象
        ConcreteSubject subject = (ConcreteSubject) enhancer.create();
        subject.doOperation();
    }
}
//回調(diào)對(duì)象 實(shí)現(xiàn) MethodInterceptor
public class CGLibMethodInterceptor implements MethodInterceptor {
    @Override
    public Object intercept(Object obj,Method method,Object[] args,MethodProxy proxy) 
        throws Throwable {
        Object ret = null;
        System.out.println("CGLib before ConcreteSubject doOperation...");
        ret = proxy.invokeSuper(obj, args);
        System.out.println("CGLib after ConcreteSubject doOperation...");
        return ret;
    }
}
//回調(diào)對(duì)象 實(shí)現(xiàn) InvocationHandler
public class CGLibInvocationHandler implements InvocationHandler {
    
        private Object realSubject;

        public CGLibInvocationHandler(Object realSubject) {
            super();
            this.realSubject = realSubject;
        }

        @Override
        public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) 
            throws Throwable {
            System.out.println("CGLib before ConcreteSubject doOperation...");
            Object ret = method.invoke(realSubject, args);
            System.out.println("CGLib after ConcreteSubject doOperation...");
            return ret;
        }
    }
//被代理類
public class ConcreteSubject {
    public void doOperation() {
        System.out.println("ConcreteSubject doOperation...");
    }
}

輸出如下：

CGLib before ConcreteSubject doOperation...
ConcreteSubject doOperation...
CGLib after ConcreteSubject doOperation...

為了進(jìn)一步理解 CGLib 動(dòng)態(tài)代理的生成機(jī)制，我們不妨將生成的動(dòng)態(tài)代理類保存到文件中，可以通過設(shè)置：

System.setProperty(DebuggingClassWriter.DEBUG_LOCATION_PROPERTY, "E://CGLib//proxy//");

來導(dǎo)出動(dòng)態(tài)代理類，使用Java Decompiler工具查看，結(jié)果如下：

public class ConcreteSubject$$EnhancerByCGLib$$7e8b8caf
    extends ConcreteSubject implements Factory {
    
    private MethodInterceptor CGLib$CALLBACK_0;

    final void CGLib$doOperation$0() {
        super.doOperation();
    }
    
    @Override
    public final void doOperation(){
        MethodInterceptor tmp4_1 = this.CGLib$CALLBACK_0;
        if (tmp4_1 == null){
          tmp4_1;
          CGLib$BIND_CALLBACKS(this);
        }
        if (this.CGLib$CALLBACK_0 != null) {
          return;
        }
        super.doOperation();
    }
    @Override
    public final boolean equals(Object paramObject)...
    @Override
    public final String toString()...
    @Override
    public final int hashCode()...
    @Override
    public final Object clone()...
}

通過反編譯得到代碼可以看出，CGLib 是通過繼承被代理類 ConcreteSubject 實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)代理的，這也就要求被代理的類不能是 final 類。此外，與 JDK 動(dòng)態(tài)代理相比，CGLib 不僅重寫了 Object 類的 hashCode、equals、toString方法，還重寫了 clone 方法。

此外，值得注意的是創(chuàng)建回調(diào)對(duì)象時(shí)，采用實(shí)現(xiàn) MethodInterceptor 接口與 InvocationHandler 接口這兩種方式除了是否需要額外創(chuàng)建被代理對(duì)象以及方法調(diào)用的差異外，還有一個(gè)小細(xì)節(jié)：采用實(shí)現(xiàn) InvocationHandler 接口的方式生成的代理類在調(diào)用的方法內(nèi)部如果還調(diào)用該代理類的其他成員方法時(shí)，會(huì)對(duì)被調(diào)用的其他方法進(jìn)行代理，而采用 MethodInterceptor 接口方式不會(huì)。(ps: JDK 動(dòng)態(tài)代理也不會(huì)對(duì)非目標(biāo)方法進(jìn)行代理。)

為被代理類添加兩個(gè)方法：

public class ConcreteSubject {

    public static void fn() {
        System.out.println("fn");
    }

    public void doOperation() {
        System.out.println("ConcreteSubject doOperation...");
        other();// InvocationHandler 同時(shí)會(huì)代理非目標(biāo)方法
        fn();//靜態(tài)方法不代理
    }

    public void other() {
        System.out.println("ConcreteSubject other...");
    }
}

相應(yīng)的輸出如下：

invocationHandler
CGLib before RealSubject doOperation...
ConcreteSubject doOperation...
ConcreteSubject other...
fn
CGLib after RealSubject doOperation...
==================
methodInterceptor
Cglib before ConcreteSubject doOperation...
ConcreteSubject doOperation...
Cglib before ConcreteSubject doOperation...
ConcreteSubject other...
Cglib after ConcreteSubject doOperation...
fn
Cglib after ConcreteSubject doOperation...

CGLib 生成動(dòng)態(tài)代理的兩種方式的區(qū)別總結(jié)如下：

項(xiàng)目	MethodInterceptor	InvocationHandler
是否依賴被代理對(duì)象實(shí)例	不依賴	依賴
目標(biāo)方法執(zhí)行方式	method.invokeSuper(proxy, args)	method.invoke(realSubject, args);
非目標(biāo)方法是否進(jìn)行代理	不代理	代理

JDK 與 CGLib 動(dòng)態(tài)代理的區(qū)別

結(jié)合 JDK 動(dòng)態(tài)代理的實(shí)現(xiàn)，可以得出下列區(qū)別：

項(xiàng)目	JDK	CGLib
被代理對(duì)象的要求	必須實(shí)現(xiàn)接口(可為 final 類)	非final類
代理類生成方式	繼承 Proxy，實(shí)現(xiàn)被代理類的所有接口	繼承被代理類，實(shí)現(xiàn) Factory 接口
非目標(biāo)方法是否進(jìn)行代理	不進(jìn)行代理	可通過 InvocationHandler 進(jìn)行代理

至此，動(dòng)態(tài)代理兩種實(shí)現(xiàn)方式及其原理已經(jīng)介紹完畢，在理解了相關(guān)原理后，我們完全可以通過反射及Java動(dòng)態(tài)編譯技術(shù)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)代理。

既然JDK動(dòng)態(tài)代理要求被代理類必須實(shí)現(xiàn)接口，而CGLib要求被代理類不能是final類，那么能不能為沒有實(shí)現(xiàn)接口的final類進(jìn)行動(dòng)態(tài)代理呢？

答案是不能，但是可以通過反射來實(shí)現(xiàn)類似動(dòng)態(tài)代理的功能，只需要將Proxy進(jìn)行改造即可，如：

public class MyProxy {
    protected InvocationHandler invocationHandler;
    public MyProxy(InvocationHandler invocationHandler) {
        super();
        this.invocationHandler = invocationHandler;
    }
    public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, 
                                          Class<?> clz, InvocationHandler h){
        ...
    }
    public Object invoke(String methodName, Object... args){
        Class<?>[] parameterTypes = getParameterTypes(args);
        Method method = this.getClass().getDeclaredMethod(methodName,parameterTypes);
        return method.invoke(this, args);
    }
}

使用時(shí)通過 MyProxy 的 invoke 方法實(shí)現(xiàn)被代理對(duì)象方法的調(diào)用：

MyProxy proxy = (MyProxy) MyProxy.newProxyInstance(
                                        FinalSubject.class.getClassLoader(),
                                        FinalSubject.class,
                                        new FinalInvocationHandler(new FinalSubject()));
proxy.invoke("doOperation");
proxy.invoke("other",args);

完整項(xiàng)目可以參考本人的 github 小項(xiàng)目 DynamicProxy

update: 2019-03-10 11:04:25

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