面試官：自定義的Java注解是如何生效的？?
小白：自定義注解后，需要定義這個(gè)注解的注解解析及處理器，在這個(gè)注解解析及處理器的內(nèi)部，通過反射使用Class、Method、Field對象的getAnnotation()方法可以獲取各自位置上的注解信息，進(jìn)而完成注解所需要的行為，例如給屬性賦值、查找依賴的對象實(shí)例等。
面試官：你說的是運(yùn)行時(shí)的自定義注解解析處理，如果要自定義一個(gè)編譯期生效的注解，如何實(shí)現(xiàn)？?
小白：自定義注解的生命周期在編譯期的，聲明這個(gè)注解時(shí)@Retention的值為RetentionPolicy.CLASS，需要明確的是此時(shí)注解信息保留在源文件和字節(jié)碼文件中，在JVM加載class文件后，注解信息不會存在內(nèi)存中。聲明一個(gè)類，這個(gè)類繼承javax.annotation.processing.AbstractProcessor抽象類，然后重寫這個(gè)抽象類的process方法，在這個(gè)方法中完成注解所需要的行為。
面試官：你剛剛說的這種方式的實(shí)現(xiàn)原理是什么？?
小白：在使用javac編譯源代碼的時(shí)候，編譯器會自動查找所有繼承自AbstractProcessor的類，然后調(diào)用它們的process方法，通過RoundEnvironment#getElementsAnnotatedWith方法可以獲取所有標(biāo)注某注解的元素，進(jìn)而執(zhí)行相關(guān)的行為動作。
面試官：有如下的一個(gè)自定義注解，在使用這個(gè)注解的時(shí)候，它的value值是存在哪的？
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public@interfaceTest {
String value()default"";
}
小白：使用javap -verbose命令查看這個(gè)注解的class文件，發(fā)現(xiàn)這個(gè)注解被編譯成了接口，并且繼承了java.lang.annotation.Annotation接口，接口是不能直接實(shí)例化使用的，當(dāng)在代碼中使用這個(gè)注解，并使用getAnnotation方法獲取注解信息時(shí)，JVM通過動態(tài)代理的方式生成一個(gè)實(shí)現(xiàn)了Test接口的代理對象實(shí)例，然后對該實(shí)例的屬性賦值，value值就存在這個(gè)代理對象實(shí)例中。
Classfile/Test/bin/Test.class
Lastmodified 2020-3-23; size 423 bytes
MD5checksum be9fb08ef7e5f2c4a1bca7d6f856cfa5
Compiledfrom "Test.java"
publicinterface Test extends java.lang.annotation.Annotation
minorversion: 0
majorversion: 52
flags:ACC_PUBLIC, ACC_INTERFACE, ACC_ABSTRACT, ACC_ANNOTATION
Constantpool:
? #1 = Class? ? ? ? ? ? ? #2? ? ? ? ? ? // Test
? #2 = Utf8? ? ? ? ? ? ? Test
? #3 = Class? ? ? ? ? ? ? #4? ? ? ? ? ? // java/lang/Object
? #4 = Utf8? ? ? ? ? ? ? java/lang/Object
? #5 = Class? ? ? ? ? ? ? #6? ? ? ? ? ? // java/lang/annotation/Annotation
? #6 = Utf8? ? ? ? ? ? ? java/lang/annotation/Annotation
? #7 = Utf8? ? ? ? ? ? ? value
? #8 = Utf8? ? ? ? ? ? ? ()Ljava/lang/String;
? #9 = Utf8? ? ? ? ? ? ? AnnotationDefault
? #10 = Utf8? ? ? ? ? ? ? T
? #11 = Utf8? ? ? ? ? ? ? SourceFile
? #12 = Utf8? ? ? ? ? ? ? Test.java
? #13 = Utf8? ? ? ? ? ? ? RuntimeVisibleAnnotations
? #14 = Utf8? ? ? ? ? ? ? Ljava/lang/annotation/Target;
? #15 = Utf8? ? ? ? ? ? ? Ljava/lang/annotation/ElementType;
? #16 = Utf8? ? ? ? ? ? ? TYPE
? #17 = Utf8? ? ? ? ? ? ? Ljava/lang/annotation/Retention;
? #18 = Utf8? ? ? ? ? ? ? Ljava/lang/annotation/RetentionPolicy;
? #19 = Utf8? ? ? ? ? ? ? RUNTIME
{
publicabstract java.lang.String value();
descriptor:()Ljava/lang/String;
flags:ACC_PUBLIC, ACC_ABSTRACT
AnnotationDefault:
default_value:s#10}
SourceFile:"Test.java"
RuntimeVisibleAnnotations:
0:#14(#7=[e#15.#16])
1:#17(#7=e#18.#19)
面試官：有沒有看過這部分的實(shí)現(xiàn)源代碼？
小白：看過，如果順著getAnnotation方法繼續(xù)跟蹤源代碼，會發(fā)現(xiàn)創(chuàng)建代理對象是在AnnotationParser.java中實(shí)現(xiàn)的，這個(gè)類中有一個(gè)annotationForMap方法，它的具體代碼如下：
public staticAnnotationannotationForMap(
Classtype, Map<String, Object>memberValues) {
return(Annotation)Proxy.newProxyInstance(
type.getClassLoader(), newClass[] {type },
newAnnotationInvocationHandler(type, memberValues));
}
這里使用Proxy.newProxyInstance方法在運(yùn)行時(shí)動態(tài)創(chuàng)建代理，AnnotationInvocationHandler實(shí)現(xiàn)了InvocationHandler接口，當(dāng)調(diào)用代理對象的value()方法獲取注解的value值，就會進(jìn)入AnnotationInvocationHandler類中的invoke方法，深入invoke方法會發(fā)現(xiàn)，獲取value值最終是從AnnotationInvocationHandler類的memberValues屬性中獲取的，memberValues是一個(gè)Map類型，key是注解的屬性名，這里就是“value”，value是使用注解時(shí)設(shè)置的值。
public Object invoke(Object var1, Method var2, Object[] var3){
String var4 = var2.getName();
Class[] var5 = var2.getParameterTypes();
if(var4.equals("equals") && var5.length ==1&& var5[0] == Object.class) {
returnthis.equalsImpl(var3[0]);
}elseif(var5.length !=0) {
thrownewAssertionError("Too many parameters for an annotation method");
}else{
bytevar7 =-1;
switch(var4.hashCode()) {
case-1776922004:
if(var4.equals("toString")) {
var7 =0;
}
break;
case147696667:
if(var4.equals("hashCode")) {
var7 =1;
}
break;
case1444986633:
if(var4.equals("annotationType")) {
var7 =2;
}
}
switch(var7) {
case0:
returnthis.toStringImpl();
case1:
returnthis.hashCodeImpl();
case2:
returnthis.type;
default:
Object var6 =this.memberValues.get(var4);
if(var6 ==null) {
thrownewIncompleteAnnotationException(this.type, var4);
}elseif(var6 instanceof ExceptionProxy) {
throw((ExceptionProxy)var6).generateException();
}else{
if(var6.getClass().isArray() && Array.getLength(var6) !=0) {
var6 =this.cloneArray(var6);
}
returnvar6;
}
}
}
}
面試官：JDK動態(tài)代理創(chuàng)建中的InvocationHandler充當(dāng)什么樣的角色？?
小白：InvocationHandler是一個(gè)接口，代理類的調(diào)用處理器，每個(gè)代理對象都具有一個(gè)關(guān)聯(lián)的調(diào)用處理器，用于指定動態(tài)生成的代理類需要完成的具體操作。該接口中有一個(gè)invoke方法，代理對象調(diào)用任何目標(biāo)接口的方法時(shí)都會調(diào)用這個(gè)invoke方法，在這個(gè)方法中進(jìn)行目標(biāo)類的目標(biāo)方法的調(diào)用。
面試官：對于JDK動態(tài)代理，生成的代理類是什么樣的？為什么調(diào)用代理類的任何方法時(shí)都一定會調(diào)用invoke方法？?
小白：假設(shè)有一個(gè)LoginService接口，這個(gè)接口中只有一個(gè)login方法，LoginServiceImpl實(shí)現(xiàn)了LoginService接口，同時(shí)使用Proxy.newProxyInstance創(chuàng)建代理，具體代碼如下：
publicinterface LoginService {
voidlogin();
}
publicclass LoginServiceImpl implements LoginService {
@Override
public void login(){
System.out.println("login");
}
}
publicclass ProxyInvocationHandler implements InvocationHandler {
privateLoginService loginService;
public ProxyInvocationHandler(LoginService loginService){
this.loginService = loginService;
}
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)throws Throwable{
beforeLogin();
Object invokeResult = method.invoke(loginService, args);
afterLogin();
returninvokeResult;
}
private void beforeLogin(){
System.out.println("before login");
}
private void afterLogin(){
System.out.println("after login");
}
}
publicclassClient{
@Test
public voidt est(){
LoginService loginService =newLoginServiceImpl();
ProxyInvocationHandler proxyInvocationHandler =newProxyInvocationHandler(loginService);
LoginService loginServiceProxy = (LoginService) Proxy.newProxyInstance(loginService.getClass().getClassLoader(), loginService.getClass().getInterfaces(), proxyInvocationHandler);
loginServiceProxy.login();
createProxyClassFile();
}
public static void createProxyClassFile(){
String name ="LoginServiceProxy";
byte[] data = ProxyGenerator.generateProxyClass(name,newClass[]{LoginService.class});
try{
FileOutputStream out =newFileOutputStream("/Users/"+ name +".class");
out.write(data);
out.close();
}catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
這個(gè)要從Proxy.newProxyInstance方法的源碼開始分析，這個(gè)方法用于創(chuàng)建代理類對象，具體代碼段如下：
Class cl = getProxyClass0(loader, intfs);
/*
* Invoke its constructor with the designated invocation handler.
*/
try{
finalConstructor cons = cl.getConstructor(constructorParams);
finalInvocationHandler ih = h;
if(sm !=null&& ProxyAccessHelper.needsNewInstanceCheck(cl)) {
// create proxy instance with doPrivilege as the proxy class may
// implement non-public interfaces that requires a special permission
returnAccessController.doPrivileged(newPrivilegedAction() {
public Object run(){
returnnewInstance(cons, ih);
}
});
}else{
returnnewInstance(cons, ih);
}
}catch(NoSuchMethodException e) {
thrownewInternalError(e.toString());
}
上面的代碼段中，先關(guān)注一下如下代碼：
finalConstructor<?> cons = cl.getConstructor(constructorParams);
用于獲取代理類的構(gòu)造函數(shù)，constructorParams參數(shù)其實(shí)就是一個(gè)InvocationHandler，所以從這里猜測代理類中有一個(gè)InvocationHandler類型的屬性，并且作為構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)。那這個(gè)代理類是在哪里創(chuàng)建的？注意看上面的代碼段中有:
Class<?> cl = getProxyClass0(loader, intfs);
這里就是動態(tài)創(chuàng)建代理類的地方，繼續(xù)深入到getProxyClass0方法中，方法如下:
privatestaticClass getProxyClass0(ClassLoader loader,
Class... interfaces) {
if(interfaces.length >65535) {
thrownewIllegalArgumentException("interface limit exceeded");
}
// If the proxy class defined by the given loader implementing
// the given interfaces exists, this will simply return the cached copy;
// otherwise, it will create the proxy class via the ProxyClassFactory
returnproxyClassCache.get(loader, interfaces);
}
繼續(xù)跟蹤代碼，進(jìn)入proxyClassCache.get(loader, interfaces)，這個(gè)方法中重點(diǎn)關(guān)注如下代碼：
ObjectsubKey = Objects.requireNonNull(subKeyFactory.apply(key, parameter));
繼續(xù)跟蹤代碼，進(jìn)入subKeyFactory.apply(key, parameter)，進(jìn)入apply方法，這個(gè)方法中有很多重要的信息，如生成的代理類所在的包名，發(fā)現(xiàn)重要代碼:
longnum = nextUniqueNumber.getAndIncrement();
StringproxyName = proxyPkg + proxyClassNamePrefix + num;
上面代碼用于生成代理類名稱，nextUniqueNumber是AtomicLong類型，是一個(gè)全局變量，所以nextUniqueNumber.getAndIncrement()會使用當(dāng)前的值加一得到新值；proxyClassNamePrefix聲明如下:
privatestaticfinalString proxyClassNamePrefix ="$Proxy";
所以，這里生成的代理類類名格式為：包名+$Proxy+num，如jdkproxy.$Proxy12。
代理類的類名已經(jīng)構(gòu)造完成了，那可以開始創(chuàng)建代理類了，繼續(xù)看代碼，
byte[] proxyClassFile = ProxyGenerator.generateProxyClass(proxyName, interfaces);
這里就是真正創(chuàng)建代理類的地方，繼續(xù)分析代碼，進(jìn)入generateProxyClass方法，
publicstaticbyte[] generateProxyClass(finalString var0,Class[] var1) {
ProxyGenerator var2 =newProxyGenerator(var0, var1);
finalbyte[] var3 = var2.generateClassFile();
if(saveGeneratedFiles) {
AccessController.doPrivileged(newPrivilegedAction() {
publicVoidrun() {
try{
FileOutputStream var1 =newFileOutputStream(ProxyGenerator.dotToSlash(var0) +".class");
var1.write(var3);
var1.close();
returnnull;
}catch(IOException var2) {
thrownewInternalError("I/O exception saving generated file: "+ var2);
}
}
});
}
returnvar3;
}
從這里可以很直白的看到，生成的代理類字節(jié)碼文件被輸出到某個(gè)目錄下了，這里可能很難找到這個(gè)字節(jié)碼文件，沒關(guān)系，仔細(xì)查看這個(gè)方法，generateProxyClass方法可以重用，可以在外面調(diào)用generateProxyClass方法，把生成的字節(jié)碼文件輸出到指定位置。寫到這里，終于可以解釋上面實(shí)例代碼中的createProxyClassFile方法了，這個(gè)方法把代理類的字節(jié)碼文件輸出到了/Users路徑下，直接到路徑下查看LoginServiceProxy文件，使用反編譯工具查看，得到的代碼如下，
publicfinalclassLoginServiceProxyextendsProxy
implementsLoginService
{
privatestaticMethod m1;
privatestaticMethod m3;
privatestaticMethod m0;
privatestaticMethod m2;
publicLoginServiceProxy(InvocationHandler paramInvocationHandler)
throws
{
super(paramInvocationHandler);
}
publicfinalbooleanequals(Object paramObject)
throws
{
try
{
return((Boolean)this.h.invoke(this, m1,newObject[] { paramObject })).booleanValue();
}
catch(Error|RuntimeException localError)
{
throwlocalError;
}
catch(Throwable localThrowable)
{
thrownewUndeclaredThrowableException(localThrowable);
}
}
publicfinalvoidlogin()
throws
{
try
{
this.h.invoke(this, m3,null);
return;
}
catch(Error|RuntimeException localError)
{
throwlocalError;
}
catch(Throwable localThrowable)
{
thrownewUndeclaredThrowableException(localThrowable);
}
}
publicfinalinthashCode()
throws
{
try
{
return((Integer)this.h.invoke(this, m0,null)).intValue();
}
catch(Error|RuntimeException localError)
{
throwlocalError;
}
catch(Throwable localThrowable)
{
thrownewUndeclaredThrowableException(localThrowable);
}
}
publicfinalString toString()
throws
{
try
{
return(String)this.h.invoke(this, m2,null);
}
catch(Error|RuntimeException localError)
{
throwlocalError;
}
catch(Throwable localThrowable)
{
thrownewUndeclaredThrowableException(localThrowable);
}
}
static
{
try
{
m1 =Class.forName("java.lang.Object").getMethod("equals",newClass[] {Class.forName("java.lang.Object") });
m3 =Class.forName("jdkproxy.LoginService").getMethod("login",newClass[0]);
m0 =Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode",newClass[0]);
m2 =Class.forName("java.lang.Object").getMethod("toString",newClass[0]);
return;
}
catch(NoSuchMethodException localNoSuchMethodException)
{
thrownewNoSuchMethodError(localNoSuchMethodException.getMessage());
}
catch(ClassNotFoundException localClassNotFoundException)
{
thrownewNoClassDefFoundError(localClassNotFoundException.getMessage());
}
}
}
從上面的代碼可以看到，當(dāng)代理類調(diào)用目標(biāo)方法時(shí)，會調(diào)用InvocationHandler接口實(shí)現(xiàn)類的invoke方法，很明了的解釋了為什么調(diào)用目標(biāo)方法時(shí)一定會調(diào)用invoke方法。
