Java动态代理
发布日期:2021-05-08 23:31:01 浏览次数:15 分类:博客文章

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代理模式是指给某个对象提供一个代理对象,用户不直接访问原对象而是通过代理对象间接访问。

我们可以使用代理模式实现面向切面编程(AOP), 由动态代理将切面功能织入目标方法而不侵入调用方的业务代码。

或者使用代理模式实现远程过程调用(RPC), 调用方像调用本地方法一样调用代理方法,而不必关心代理调用远程方法细节。

JDK提供了基于反射机制的动态代理实现,而被广泛使用的第三方库CGLIB则基于字节码操作框架ASM实现动态代理。

本文将简单介绍两种动态代理使用方法,做抛砖引玉之用。

content:

代理模式

实现静态代理模式是非常简单的, 首先我们定义一个接口:

public interface MyInterface {    void foo();}

编写被代理的对象:

public class MyService implements MyInterface {    @Override    public void foo() {        System.out.println("foo");    }}

在代理模式中被代理的类通常被称作委托类。

编写静态代理:

public class MyProxy implements MyInterface {    private MyInterface subject;    MyProxy(MyInterface subject) {        this.subject = subject;    }    @Override    public void foo() {        long start = System.System.currentTimeMillis();        subject.foo();        long elapseTime = System.currentTimeMillis() - start;        System.out.println("elapse time: " + elapseTime);    }}

静态代理是指代理类在编译时生成,与之相对动态代理则是运行时生成代理类的字节码并加载到JVM中。

静态代理的问题在于编写代理类时必须了解接口细节, 即编写MyProxy时必须了解MyInterface的定义。

以AOP框架为例,框架无法预先了解接口信息只能在运行时根据Class对象创建代理对象,因此编写此类框架必须要有动态代理机制的支持。

java动态代理

Java的反射机制可以在运行时创建类,Java标准库中提供了基于反射的代理机制。

代理类应该实现java.lang.reflect.InvocationHandler接口,该接口只有一个方法: invoke

public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)    throws Throwable;

当我们通过代理访问委托类方法时,会调用代理类的invoke方法。我们可以通过invoke方法的参数获得调用信息,并用反射机制调用为委托类的方法。

invoke方法的三个参数为:

  • Object porxy: 被调用方法的动态代理实例
  • Method method: 被调用的方法
  • Object[] args: 调用时传入的参数

java.lang.reflect.Proxy.newProxyInstance方法用于创建代理对象,它使用反射机制在运行时创建了代理类并加载到JVM中。该方法有三个参数:

  • ClassLoader loader: 加载代理类的加载器
  • Class<?>[] interfaces: 代理类要实现的方法
  • InvocationHandler h: 在调用代理类方法时,嵌入调用过程的InvocationHandler实例

直接描述较难理解,我们来看代码:

public class MyProxy implements InvocationHandler {    private Object subject;    public MyProxy(Object subject) {        this.subject = subject;    }    @Override    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable { // 1        return method.invoke(subject, args);     }    @SuppressWarnings("unchecked")    public static 
T createProxy(T subject) { return (T)Proxy.newProxyInstance(subject.getClass().getClassLoader(), // 2 subject.getClass().getInterfaces(), new MyProxy(subject)); } public static void main(String[] args) { MyInterface obj = createProxy(new MyService()); // 3 obj.foo(); }}

MyInterfaceMyService和上文中完全相同:

public interface MyInterface {    void foo();}public class MyService implements MyInterface {    @Override    public void foo() {        System.out.println("foo");    }}

MyProxy类实现了InvocationHandler接口,并提供了createProxy静态方法。

main方法中我们为MyService对象创建了一个代理,并通过代理调用了foo方法。

在代码中有几处细节值得了解:

  1. main方法中通过obj.getClass().getName()获得代理类的类名为:com.sun.proxy.$Proxy0。这个类名表示这个类是动态生成的Proxy类,0表示它是当前JVM中第一个动态代理类。

  2. 在注释2处我们通过newProxyInstance创建了代理类即上文中的$Proxy0类:

    1. loader为被代理类的加载器,也可以使用MyInterface.class.getClassLoader(),它们都是AppClassLoader实例。
    2. interfaces参数为subject.getClass().getInterfaces()表示动态代理类$Proxy0实现了subject的所有接口,但$Proxy0不是Subject类的子类。
      因此在main方法中使用MyInterface obj = createProxy(new MyService());而不能使用MyService obj = createProxy(new MyService());
    3. 我们使用MyProxy实例作为InvocationHandler拦截动态代理类所有方法调用。
  3. 在注释1处我们实现了invoke方法拦截动态代理对象所有方法调用:

    1. 传入的实参Object proxy是动态代理类的实例,即main方法中的obj, 它是$Proxy0类的实例。注意InvocationHandler实例不是动态代理实例,handler是编译生成的静态类。
    2. 传入的实参Method method是接口类的Method对象,即MyInterface.class.getMethod("foo")而非委托类MyService的Method对象
    3. method.invoke(subject, args)用反射的方式调用了被代理实例的方法,我们可以在invoke方法中添加其它代码以增强委托类的功能

cglib动态代理

CGLIB是一个强大的动态代理库,SpringAOP和dynaop框架使用CGLIB进行方法拦截和增强,Hibernate使用CGLIB进行代理关联,此外JMock也使用CGLIB提供Mock对象。

在实现上,CGLIB使用高性能轻量级字节码操作框架ASM来动态生成代理类。值得一提的是,CGLIB比JDK动态代理还要快。

CGLIB将动态代理类实现为委托类的子类,因此可以代理没有实现接口或对接口进行了扩展的类。因为子类无法覆盖final方法,因此只能代理非final方法。

首先使用maven导入cglib依赖:

cglib
cglib
3.2.6

编写CGLIB动态代理:

public class CglibProxy {    @SuppressWarnings("unchecked")    public static 
T createProxy(T subject) { Enhancer enhancer = new Enhancer(); enhancer.setSuperclass(subject.getClass()); enhancer.setCallback(new MyInterceptor()); return (T) enhancer.create(); } private static class MyInterceptor implements MethodInterceptor { @Override public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable { return proxy.invokeSuper(obj, args); } } public static void main(String[] args) { MyService obj = createProxy(new MyService()); obj.foo(); }}

Enhancer用于对委托类进行增强,它可以拦截方法调用以实现代理机制。

MethodInterceptor.intercept方法用于拦截方法调用,它的几个参数为:

  • Object obj: 动态代理对象
  • Method method: 被拦截的方法,本例main方法中被拦截的方法是: MyService.class.getMethod("foo")
  • Object[] args: 调用实参
  • MethodProxy proxy: 用来调用委托类方法的快捷代理,不是动态代理类。

示例中定义的动态代理没有添加任何额外功能,这种特殊的Callback可以使用net.sf.cglib.proxy.NoOp代替:

public static 
T createProxy(T subject) { Enhancer enhancer = new Enhancer(); enhancer.setSuperclass(subject.getClass()); enhancer.setCallback(NoOp.INSTANCE); return (T) enhancer.create(); }

Enhancer可以使用CallbackFilter为每个方法调用配置过滤器:

class MyService {    void foo0() {        System.out.println("0");    }    void foo1() {        System.out.println("1");    }}public class CglibProxy {    @SuppressWarnings("unchecked")    public static 
T createProxy(T subject) { Enhancer enhancer = new Enhancer(); enhancer.setSuperclass(subject.getClass()); Callback callback0 = NoOp.INSTANCE; Callback callback1 = NoOp.INSTANCE; enhancer.setCallbacks(new Callback[]{callback0, callback1}); enhancer.setCallbackFilter(new MyCallbackFilter()); return (T) enhancer.create(); } private static class MyCallbackFilter implements CallbackFilter { @Override public int accept(Method method) { if ("foo0".equals(method.getName())) { return 0; } else { return 1; } } } public static void main(String[] args) { MyService obj = createProxy(new MyService()); obj.foo0(); obj.foo1(); }}

当Enhancer设置了CallbackFilter之后,在拦截方法前会先调用CallbackFilter.accept()方法判断使用哪个Callback实例进行拦截。

CallbackFilter.accept()返回值即为拦截器的下标,即若accept方法返回0,则调用enhancer.callbacks[0]进行拦截。

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