Java中的原生動態(tài)代理和CGLIB動態(tài)代理的原理,我不信你全知道!
作者：CarpenterLee
cnblogs.com/CarpenterLee/p/8241042.html
動態(tài)代理在Java中有著廣泛的應用，比如Spring AOP，Hibernate數(shù)據(jù)查詢、測試框架的后端mock、RPC，Java注解對象獲取等。靜態(tài)代理的代理關系在編譯時就確定了，而動態(tài)代理的代理關系是在編譯期確定的。靜態(tài)代理實現(xiàn)簡單，適合于代理類較少且確定的情況，而動態(tài)代理則給我們提供了更大的靈活性。
今天我們來探討Java中兩種常見的動態(tài)代理方式：JDK原生動態(tài)代理和CGLIB動態(tài)代理。
JDK原生動態(tài)代理
先從直觀的示例說起，假設我們有一個接口Hello和一個簡單實現(xiàn)HelloImp：
//?接口
interface?Hello{
????String?sayHello(String?str);
}
//?實現(xiàn)
class?HelloImp?implements?Hello{
????@Override
????public?String?sayHello(String?str)?{
????????return?"HelloImp:?"?+?str;
????}
}
這是Java種再常見不過的場景，使用接口制定協(xié)議，然后用不同的實現(xiàn)來實現(xiàn)具體行為。假設你已經(jīng)拿到上述類庫，如果我們想通過日志記錄對sayHello()的調(diào)用，使用靜態(tài)代理可以這樣做：
//?靜態(tài)代理方式
class?StaticProxiedHello?implements?Hello{
????...
????private?Hello?hello?=?new?HelloImp();
????@Override
????public?String?sayHello(String?str)?{
????????logger.info("You?said:?"?+?str);
????????return?hello.sayHello(str);
????}
}
上例中靜態(tài)代理類StaticProxiedHello作為HelloImp的代理，實現(xiàn)了相同的Hello接口。
用Java動態(tài)代理可以這樣做：
首先實現(xiàn)一個InvocationHandler，方法調(diào)用會被轉發(fā)到該類的invoke()方法。
然后在需要使用Hello的時候，通過JDK動態(tài)代理獲取Hello的代理對象。
//?Java?Proxy
// 1. 首先實現(xiàn)一個InvocationHandler，方法調(diào)用會被轉發(fā)到該類的invoke()方法。
class?LogInvocationHandler?implements?InvocationHandler{
????...
????private?Hello?hello;
????public?LogInvocationHandler(Hello?hello)?{
????????this.hello?=?hello;
????}
????@Override
????public?Object?invoke(Object?proxy,?Method?method,?Object[]?args)?throws?Throwable?{
????????if("sayHello".equals(method.getName()))?{
????????????logger.info("You?said:?"?+?Arrays.toString(args));
????????}
????????return?method.invoke(hello,?args);
????}
}
// 2. 然后在需要使用Hello的時候，通過JDK動態(tài)代理獲取Hello的代理對象。
Hello?hello?=?(Hello)Proxy.newProxyInstance(
????getClass().getClassLoader(),?//?1.?類加載器
????new?Class[]?{Hello.class},?//?2.?代理需要實現(xiàn)的接口，可以有多個
????new?LogInvocationHandler(new?HelloImp()));//?3.?方法調(diào)用的實際處理者
System.out.println(hello.sayHello("I?love?you!"));
運行上述代碼輸出結果：
日志信息:?You?said:?[I?love?you!]
HelloImp:?I?love?you!
上述代碼的關鍵是Proxy.newProxyInstance(ClassLoader loader, Class[] interfaces, InvocationHandler handler)方法，該方法會根據(jù)指定的參數(shù)動態(tài)創(chuàng)建代理對象。三個參數(shù)的意義如下：
loader，指定代理對象的類加載器；
interfaces，代理對象需要實現(xiàn)的接口，可以同時指定多個接口；
handler，方法調(diào)用的實際處理者，代理對象的方法調(diào)用都會轉發(fā)到這里（*注意1）。
newProxyInstance()會返回一個實現(xiàn)了指定接口的代理對象，對該對象的所有方法調(diào)用都會轉發(fā)給InvocationHandler.invoke()方法。理解上述代碼需要對Java反射機制有一定了解。動態(tài)代理神奇的地方就是：
代理對象是在程序運行時產(chǎn)生的，而不是編譯期；
對代理對象的所有接口方法調(diào)用都會轉發(fā)到InvocationHandler.invoke()方法，在invoke()方法里我們可以加入任何邏輯，比如修改方法參數(shù)，加入日志功能、安全檢查功能等；之后我們通過某種方式執(zhí)行真正的方法體，示例中通過反射調(diào)用了Hello對象的相應方法，還可以通過RPC調(diào)用遠程方法。
注意1：對于從Object中繼承的方法，JDK Proxy會把hashCode()、equals()、toString()這三個非接口方法轉發(fā)給InvocationHandler，其余的Object方法則不會轉發(fā)。詳見JDK Proxy官方文檔。
如果對JDK代理后的對象類型進行深挖，可以看到如下信息：
#?Hello代理對象的類型信息
class=class?jdkproxy.$Proxy0
superClass=class?java.lang.reflect.Proxy
interfaces:?
interface?jdkproxy.Hello
invocationHandler=jdkproxy.LogInvocationHandler@a09ee92
代理對象的類型是jdkproxy.$Proxy0，這是個動態(tài)生成的類型，類名是形如$ProxyN的形式；父類是java.lang.reflect.Proxy，所有的JDK動態(tài)代理都會繼承這個類；同時實現(xiàn)了Hello接口，也就是我們接口列表中指定的那些接口。擴展：Java面試題內(nèi)容聚合
如果你還對jdkproxy.$Proxy0具體實現(xiàn)感興趣，它大致長這個樣子：
//?JDK代理類具體實現(xiàn)
public?final?class?$Proxy0?extends?Proxy?implements?Hello
{
??...
??public?$Proxy0(InvocationHandler?invocationhandler)
??{
????super(invocationhandler);
??}
??...
??@Override
??public?final?String?sayHello(String?str){
????...
????return?super.h.invoke(this,?m3,?new?Object[]?{str});//?將方法調(diào)用轉發(fā)給invocationhandler
????...
??}
??...
}
這些邏輯沒什么復雜之處，但是他們是在運行時動態(tài)產(chǎn)生的，無需我們手動編寫。更多詳情，可參考:
https://www.jianshu.com/p/e2917b0b9614
Java動態(tài)代理為我們提供了非常靈活的代理機制，但Java動態(tài)代理是基于接口的，如果對象沒有實現(xiàn)接口我們該如何代理呢？CGLIB登場。
CGLIB動態(tài)代理
CGLIB(Code Generation Library)是一個基于ASM的字節(jié)碼生成庫，它允許我們在運行時對字節(jié)碼進行修改和動態(tài)生成。CGLIB通過繼承方式實現(xiàn)代理。
來看示例，假設我們有一個沒有實現(xiàn)任何接口的類HelloConcrete：
public?class?HelloConcrete?{
????public?String?sayHello(String?str)?{
????????return?"HelloConcrete:?"?+?str;
????}
}
因為沒有實現(xiàn)接口該類無法使用JDK代理，通過CGLIB代理實現(xiàn)如下：
首先實現(xiàn)一個MethodInterceptor，方法調(diào)用會被轉發(fā)到該類的intercept()方法。
然后在需要使用HelloConcrete的時候，通過CGLIB動態(tài)代理獲取代理對象。
//?CGLIB動態(tài)代理
// 1. 首先實現(xiàn)一個MethodInterceptor，方法調(diào)用會被轉發(fā)到該類的intercept()方法。
class?MyMethodInterceptor?implements?MethodInterceptor{
??...
????@Override
????public?Object?intercept(Object?obj,?Method?method,?Object[]?args,?MethodProxy?proxy)?throws?Throwable?{
????????logger.info("You?said:?"?+?Arrays.toString(args));
????????return?proxy.invokeSuper(obj,?args);
????}
}
// 2. 然后在需要使用HelloConcrete的時候，通過CGLIB動態(tài)代理獲取代理對象。
Enhancer?enhancer?=?new?Enhancer();
enhancer.setSuperclass(HelloConcrete.class);
enhancer.setCallback(new?MyMethodInterceptor());
HelloConcrete?hello?=?(HelloConcrete)enhancer.create();
System.out.println(hello.sayHello("I?love?you!"));
運行上述代碼輸出結果：
日志信息:?You?said:?[I?love?you!]
HelloConcrete:?I?love?you!
上述代碼中，我們通過CGLIB的Enhancer來指定要代理的目標對象、實際處理代理邏輯的對象，最終通過調(diào)用create()方法得到代理對象，對這個對象所有非final方法的調(diào)用都會轉發(fā)給MethodInterceptor.intercept()方法，在intercept()方法里我們可以加入任何邏輯，比如修改方法參數(shù)，加入日志功能、安全檢查功能等；
通過調(diào)用MethodProxy.invokeSuper()方法，我們將調(diào)用轉發(fā)給原始對象，具體到本例，就是HelloConcrete的具體方法。CGLIG中MethodInterceptor的作用跟JDK代理中的InvocationHandler很類似，都是方法調(diào)用的中轉站。
注意：對于從Object中繼承的方法，CGLIB代理也會進行代理，如hashCode()、equals()、toString()等，但是getClass()、wait()等方法不會，因為它是final方法，CGLIB無法代理。
如果對CGLIB代理之后的對象類型進行深挖，可以看到如下信息：
#?HelloConcrete代理對象的類型信息
class=class?cglib.HelloConcrete$$EnhancerByCGLIB$$e3734e52
superClass=class?lh.HelloConcrete
interfaces:?
interface?net.sf.cglib.proxy.Factory
invocationHandler=not?java?proxy?class
我們看到使用CGLIB代理之后的對象類型是cglib.HelloConcrete$$EnhancerByCGLIB$$e3734e52，這是CGLIB動態(tài)生成的類型；父類是HelloConcrete，印證了CGLIB是通過繼承實現(xiàn)代理；同時實現(xiàn)了net.sf.cglib.proxy.Factory接口，這個接口是CGLIB自己加入的，包含一些工具方法。
注意，既然是繼承就不得不考慮final的問題。我們知道final類型不能有子類，所以CGLIB不能代理final類型，遇到這種情況會拋出類似如下異常：
java.lang.IllegalArgumentException: Cannot subclass final class cglib.HelloConcrete
同樣的，final方法是不能重載的，所以也不能通過CGLIB代理，遇到這種情況不會拋異常，而是會跳過final方法只代理其他方法。
如果你還對代理類cglib.HelloConcrete$$EnhancerByCGLIB$$e3734e52具體實現(xiàn)感興趣，它大致長這個樣子：
//?CGLIB代理類具體實現(xiàn)
public?class?HelloConcrete$$EnhancerByCGLIB$$e3734e52
??extends?HelloConcrete
??implements?Factory
{
??...
??private?MethodInterceptor?CGLIB$CALLBACK_0;?//?~~
??...
??public?final?String?sayHello(String?paramString)
??{
????...
????MethodInterceptor?tmp17_14?=?CGLIB$CALLBACK_0;
????if?(tmp17_14?!=?null)?{
??????//?將請求轉發(fā)給MethodInterceptor.intercept()方法。
??????return?(String)tmp17_14.intercept(this,?
??????????????CGLIB$sayHello$0$Method,?
??????????????new?Object[]?{?paramString?},?
??????????????CGLIB$sayHello$0$Proxy);
????}
????return?super.sayHello(paramString);
??}
??...
}
上述代碼我們看到，當調(diào)用代理對象的sayHello()方法時，首先會嘗試轉發(fā)給MethodInterceptor.intercept()方法，如果沒有MethodInterceptor就執(zhí)行父類的sayHello()。這些邏輯沒什么復雜之處，但是他們是在運行時動態(tài)產(chǎn)生的，無需我們手動編寫。
更多關于CGLIB的介紹可以參考：
https://dzone.com/articles/cglib-missing-manual
結語
本文介紹了Java兩種常見動態(tài)代理機制的用法和原理，JDK原生動態(tài)代理是Java原生支持的，不需要任何外部依賴，但是它只能基于接口進行代理；CGLIB通過繼承的方式進行代理，無論目標對象有沒有實現(xiàn)接口都可以代理，但是無法處理final的情況。
動態(tài)代理是Spring AOP(Aspect Orient Programming, 面向切面編程)的實現(xiàn)方式，了解動態(tài)代理原理，對理解Spring AOP大有幫助。
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