2019 12 21 [有点干货]JDK、CGLIB动态代理使用以及源码分析

作者：小傅哥
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前言介绍

在Java中动态代理是非常重要也是非常有用的一个技术点，如果没有动态代理技术几乎也就不会有各种优秀框架的出现，包括Spring。 其实在动态代理的使用中，除了我们平时用的Spring还有很多中间件和服务都用了动态代理，例如；

1. RPC通信框架Dubbo，在通信的时候由服务端提供一个接口描述信息的Jar，调用端进行引用，之后在调用端引用后生成了对应的代理类，当执行方法调用的时候，实际需要走到代理类向服务提供端发送请求信息，直至内容回传。
2. 另外在使用Mybatis时候可以知道只需要定义一个接口，不需要实现具体方法就可以调用到Mapper中定义的数据库操作信息了。这样极大的简化了代码的开发，又增强了效率。
3. 最后不知道你自己是否尝试过开发一些基于代理类的框架，以此来优化业务代码。也就是将业务代码中非业务逻辑又通用性的功能抽离出来，开发为独立的组件。推荐个案例，方便知道代理类的应用：手写RPC框架第三章《RPC中间件》

代理方式

动态代理可以使用Jdk方式也可以使用CGLB，他们的区别，如下；

类型	机制	回调方式	适用场景	效率
JDK	委托机制，代理类和目标类都实现了同样的接口，InvocationHandler持有目标类，代理类委托InvocationHandler去调用目标类的原始方法	反射	目标类是接口类	效率瓶颈在反射调用稍慢
CGLIB	继承机制，代理类继承了目标类并重写了目标方法，通过回调函数MethodInterceptor调用父类方法执行原始逻辑	通过FastClass方法索引调用	非接口类，非final类，非final方法	第一次调用因为要生成多个Class对象较JDK方式慢，多次调用因为有方法索引较反射方式快，如果方法过多switch case过多其效率还需测试

案例工程

itstack-demo-test
└── src
    ├── main
    │   └── java
    │       └── org.itstack.demo
    │           ├── proxy
    │           │	└── cglib
    │           │	    └── CglibProxy.java
    │           ├── jdk	
    │           │	├── reflect
    │           │	│   ├── JDKInvocationHandler.java
    │           │	│   └── JDKProxy.java		
    │           │   └── util
    │           │	    └── ClassLoaderUtils.java	
    │           └── service
    │           	├── IUserService.java
    │           	└── UserService.java	
    └── test
        └── java
            └── org.itstack.demo.test
                └── ApiTest.java

基础接口和方法便于验证

service/IUserService.java

public interface IUserService {

    String queryUserNameById(String userId);

}

service/UserService.java

public class UserService implements IUserService {

    public String queryUserNameById(String userId) {
        return "hi user " + userId;
    }

}

JDK动态代理

reflect/JDKInvocationHandler.java & 代理类反射调用

• 实现InvocationHandler.invoke，用于方法增强｛监控、执行其他业务逻辑、远程调用等｝
• 如果有需要额外的参数可以提供构造方法

public class JDKInvocationHandler implements InvocationHandler {

    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        System.out.println(method.getName());
        return "我被JDKProxy代理了";
    }

}

reflect/JDKProxy.java & 定义一个代理类获取的服务

• Proxy.newProxyInstance 来实际生成代理类，过程如下；
  1. Class<?> cl = getProxyClass0(loader, intfs); 查找或生成指定的代理类
  2. proxyClassCache.get(loader, interfaces); 代理类的缓存中获取
  3. subKeyFactory.apply(key, parameter) 继续下一层
  4. byte[] proxyClassFile = ProxyGenerator.generateProxyClass(proxyName, interfaces, accessFlags); 生成代理类的字节码

public class JDKProxy {

    public static <T> T getProxy(Class<T> interfaceClass) throws Exception {
        InvocationHandler handler = new JDKInvocationHandler();
        ClassLoader classLoader = ClassLoaderUtils.getCurrentClassLoader();
        T result = (T) Proxy.newProxyInstance(classLoader, new Class[]{interfaceClass}, handler);
        return result;
    }

}

ApiTest.test_proxy_jdk() & 执行调用并输出反射类的字节码

• 代理后调用方法验证
• 通过使用ProxyGenerator.generateProxyClass获取实际的字节码，查看代理类的内容

@Test
public void test_proxy_jdk() throws Exception {

	IUserService proxy = (IUserService) JDKProxy.getProxy(ClassLoaderUtils.forName("org.itstack.demo.service.IUserService"));
	String userName = proxy.queryUserNameById("10001");
	System.out.println(userName);

	String name = "ProxyUserService";
	byte[] data = ProxyGenerator.generateProxyClass(name, new Class[]{IUserService.class});

	// 输出类字节码
	FileOutputStream out = null;
	try {
		out = new FileOutputStream(name + ".class");
		System.out.println((new File("")).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();
		}
	}

}

输出结果

queryUserNameById
我被JDKProxy代理了

将生成的代理类进行反编译jd-gui

部分内容抽取，可以看到比较核心的方法，也就是我们在调用的时候走到了这里

public final String queryUserNameById(String paramString)
    throws 
{
try
{
  return (String)this.h.invoke(this, m3, new Object[] { paramString });
}
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]);
  m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode", new Class[0]);
  m3 = Class.forName("org.itstack.demo.service.IUserService").getMethod("queryUserNameById", new Class[] { Class.forName("java.lang.String") });
  return;
}
catch (NoSuchMethodException localNoSuchMethodException)
{
  throw new NoSuchMethodError(localNoSuchMethodException.getMessage());
}
catch (ClassNotFoundException localClassNotFoundException)
{
  throw new NoClassDefFoundError(localClassNotFoundException.getMessage());
}
}

CGLIB动态代理

cglib/CglibProxy.java

• 提供构造方法，生成CGLIB的代理类，回调this
• intercept可以进行方法的增强，处理相关业务逻辑
• CGLIB是通过ASM来操作字节码生成类

public class CglibProxy implements MethodInterceptor {

    public Object newInstall(Object object) {
        return Enhancer.create(object.getClass(), this);
    }

    public Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
        System.out.println("我被CglibProxy代理了");
        return methodProxy.invokeSuper(o, objects);
    }

}

ApiTest.test_proxy_cglib() & 调用代理类

@Test
public void test_proxy_cglib() {
    CglibProxy cglibProxy = new CglibProxy();
    UserService userService = (UserService) cglibProxy.newInstall(new UserService());
    String userName = userService.queryUserNameById("10001");
    System.out.println(userName);
}

输出结果

我被CglibProxy代理了
hi user 10001

综上总结

• 在我们实际使用中两种方式都用所有使用，也可以依照不同的诉求进行选择
• 往往动态代理会和注解共同使用，代理类拿到以后获取方法的注解，并做相应的业务操作
• 有时候你是否会遇到增加AOP不生效，因为有时候有些类是被代理操作的，并没有执行你的自定义注解也就是切面

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