jdk动态代理使用

小码农叔叔 2022-06-28 我要评论

前言

代理模式不管是JDK，spring框架，还是日常的开发中几乎可以说无处不在，下面一张简图描述了代理这个模式的业务场景，有过一些开发经验的同学对这张图应该不难理解；

为什么需要代理

1、原有功能增强

举例来说，当现有的类的代码只能满足一些基本的功能，而这些功能满足不了新需求，但又不能改动以前的代码，这时候就可以考虑使用代理，通过代理类，扩展原有类的功能，客户端访问的入口只是聪目标对象切换到代理对象而已；

2、降低耦合

在程序设计时，需要遵循一个叫做“单一职责”的原则，该原则要求每个类功能尽可能单一，为什么要单一，因为只有功能单一这个类被改动的可能性才会最小。

现在突然接到需求，需要对现有类的增删改这样的事务性操作增加审计日志，很多人第一想到的是给每个增删改的地方增加日志，如果这样的类特别多，这就很折腾了，比较好的办法就是，使用代理类，在不对原来类修改的基础上，进行日志功能的扩展即可（spring aop功能即是如此）；

java中常用的代理模式

总结下来，java中常用的代理实现主要包括：

jdk动态代理；
cglib静态代理

一、JDK 动态代理

JDK 动态代理是基于拦截器和反射实现的，不需要第三方库支持，只需要 JDK 环境即可

必须实现 InvocationHandler 接口；
使用 Proxy.newProxyInstance 产生代理对象；
被代理的对象必须要实现接口；
内部采用asm技术动态生成字节码；

下面来看一个jdk动态代理的简单案例，深入理解下其用法

public class JdkProxyDemo {

    interface Foo{
        void foo();
    }

    static class Target implements Foo{
        @Override
        public void foo() {
            System.out.println(" target foo");
        }
    }

    /**
     * jdk代理只能针对接口进行代理
     * 内部采用asm技术动态生成字节码（）
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {

        Target target = new Target();

        ClassLoader classLoader = JdkProxyDemo.class.getClassLoader();
        Foo proxy = (Foo)Proxy.newProxyInstance(classLoader, new Class[]{Foo.class}, new InvocationHandler() {
            //proxy 代理对象自身
            //method 正在执行的方法
            //方法参数
            @Override
            public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
                System.out.println("before");
                Object result = method.invoke(target, args);
                //代理类返回的是目标方法执行的结果
                System.out.println("after");
                return result;
            }
        });
        proxy.foo();
    }
}

运行这段代码，观察下效果

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

代码本身很简单，最重要的就是Proxy.newProxyInstance 这个方法，理解这里面的几个参数至关重要，分别说明下几个参数的含义：

classLoader，类加载器；
interfaces，目标对象接口；
InvocationHandler，真正完成相关方法反射代理的处理器；

JDK动态代理，其关键的步骤就是在InvocationHandler 中执行目标实现类的方法反射调用

由于JDK动态代理，底层是采用了asm字节码技术动态生成，我们无法通过debug源码的方式去学习，为了深入了解其原理，不妨模拟下其实现的过程吧；

要模拟这个过程，大概需要下面的这些准备：

接口和接口实现类；
自定义的invocationHandler；
自定义的Proxy对象（实现与目标类相同的接口）；

1、自定义接口和实现

	interface Foo{
        void foo();
    }

    static class Target implements Foo{
        @Override
        public void foo() {
            System.out.println(" target foo");
        }
    }

2、自定义的invocationHandler；

通过上面的demo也可以看到，invocationHandler其实就是一个接口，真正执行时，需要传入到Proxy对象中，通过接口回调的方式实现，这里只需要参照JDK中的invocationHandler，定义好方法参数即可；

	public interface MyInvocationHandler {
        Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] params);
    }

3、自定义的Proxy对象

这段代码的逻辑大致如下：

以构造的方式将自定义invocationHandler传入；
通过反射拿到目标接口的方法；
通过自定义invocationHandler的接口回调，通过反射完成代理逻辑实现；

import java.lang.reflect.Method;

public class MyProxy implements SelfJdkProxy.Foo {

    private SelfJdkProxy.MyInvocationHandler invocationHandler;

    public MyProxy(SelfJdkProxy.MyInvocationHandler invocationHandler) {
        this.invocationHandler = invocationHandler;
    }

    @Override
    public void foo() {
        try {
            Method foo = SelfJdkProxy.Foo.class.getMethod("foo");
            invocationHandler.invoke(this, foo, new Object[0]);
        } catch (NoSuchMethodException e) {
            e.printStackTrace();
        }


    }

    @Override
    public int bar() {
        Method bar = null;
        Object result = null;
        try {
            bar = SelfJdkProxy.Foo.class.getMethod("bar");
            result = invocationHandler.invoke(this, bar, new Object[0]);
        } catch (NoSuchMethodException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return (int) result;
    }
}

运行上面的代码，观察效果，可以看到，输出效果是一样的，通过这个实现，我们简单模拟了JDK动态代理内部的简单实现；

二、cglib静态代理

JDK实现动态代理需要实现类通过接口定义业务方法，对于没有接口的类，如何实现动态代理呢，这就需要cglib了；

cglib采用了非常底层的字节码技术，其原理是通过字节码技术为一个类创建子类，并在子类中采用方法拦截的技术拦截所有父类方法的调用，顺势织入横切逻辑。

下面先看一个简单的cglib使用案例

1、原始目标方法

/**
 * 原始目标方法
 */
public class CglibTarget {

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

    public void save(int i) {
        System.out.println("save(int)");
    }

    public void save(long i) {
        System.out.println("save(long)");
    }

}

2、代理实现核心逻辑

/**
 * cglib代理是通过父子继承关系创建代理
 * 代理对象自身是作为一个子类型的存在
 */
public class CglibProxyDemo {

    static class Target {
        public void foo() {
            System.out.println(" target foo");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Target target = new Target();
        Target proxy = (Target)Enhancer.create(Target.class, new MethodInterceptor() {
            // o : 代理类对象自身
            //method : 代理类执行的方法
            //args : 方法执行参数
            //methodProxy :  方法代理【采用这个参数，可以避免使用方法反射进行调用，但是内部未使用反射】
            @Override
            public Object intercept(Object o, Method method, Object[] args, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {

               /* System.out.println("before");
                Object result = method.invoke(target, args);
                System.out.println("after");
                return result;*/

               //methodProxy 使用 ，使用目标进行代理
                /*System.out.println("before");
                Object result = methodProxy.invoke(target,args);
                System.out.println("after");
                return result;*/

                //methodProxy 使用 ，使用自身进行代理
                System.out.println("before");
                Object result = methodProxy.invokeSuper(o,args);
                System.out.println("after");
                return result;

            }
        });
        proxy.foo();
    }
}

cglib的使用相对JDK代理来说，显得更灵活，用起来也很方便，比较核心的地方在于通过调用CglibProxy这个方法的setMethodInterceptor，在回调接口中完成代理逻辑的实现；

这里需要说明的是，在MethodInterceptor 接口回调方法中，提供了两种完成代理逻辑实现的方式，

method.invoke(target,args); 基于反射实现；
methodProxy.invoke(target,args); 直接调用目标类的方法；
methodProxy.invokeSuper(o,args);直接调用目标类的方法；

需要特别注意的是，CGLib创建的动态代理对象性能比JDK创建的动态代理对象的性能高不少，但CGLib在创建代理对象时所花费的时间却比JDK多得多，所以对于单例对象，因无需频繁创建对象，用CGLib合适，反之，使用JDK方式要更为合适一些。同时，由于CGLib由于是采用动态创建子类的方法，对于final方法，无法进行代理。

同样来说，cglib底层的字节码技术的实现导致我们很难通过debug的方式去调试源码，下面来通过代码模拟上面的实现过程；

自定义一个类，模拟Enhancer 实现

整段代码逻辑做如下说明

注入MethodInterceptor ，模拟cglib的create方法中的Enhancer；
继承CglibTarget，即cglib采用的是继承目标类的方式完成代理；
将代理类中的方法重写，并通过methodInterceptor.intercept 完成接口回调；
将目标类中的方法，以静态代码块方式注入，避免每次调用重新实例化；
自定义saveSuper方法，模拟MethodProxy 的实现过程；

/**
 * cglib的代理是基于继承，并重写父类方法进行增强
 */
public class CglibProxy extends CglibTarget {

    private MethodInterceptor methodInterceptor;

    public void setMethodInterceptor(MethodInterceptor methodInterceptor) {
        this.methodInterceptor = methodInterceptor;
    }

    static Method save0;
    static Method save1;
    static Method save2;

    static MethodProxy save0Proxy;
    static MethodProxy save1Proxy;
    static MethodProxy save2Proxy;

    static {
        try {

            save0 = CglibTarget.class.getMethod("save");
            save1 = CglibTarget.class.getMethod("save", int.class);
            save2 = CglibTarget.class.getMethod("save", long.class);

            save0Proxy = MethodProxy.create(CglibTarget.class, CglibProxy.class, "()V", "save", "saveSuper");
            save1Proxy = MethodProxy.create(CglibTarget.class, CglibProxy.class, "(I)V", "save1", "saveSuper");
            save2Proxy = MethodProxy.create(CglibTarget.class, CglibProxy.class, "(J)V", "save2", "saveSuper");

        } catch (NoSuchMethodException e) {
            throw new NoSuchMethodError(e.getMessage());
        }
    }

    public void saveSuper() {
        super.save();
    }

    public void saveSuper(int i) {
        super.save(i);
    }

    public void saveSuper(long i) {
        super.save(i);
    }

    @Override
    public void save() {
        try {
            methodInterceptor.intercept(this, save0, new Object[0], save0Proxy);
        } catch (Throwable throwable) {
            //throwable.printStackTrace();
            throw new UndeclaredThrowableException(throwable);
        }
    }

    @Override
    public void save(int i) {
        try {
            methodInterceptor.intercept(this, save1, new Object[]{i}, save1Proxy);
        } catch (Throwable throwable) {
            //throwable.printStackTrace();
            throw new UndeclaredThrowableException(throwable);
        }
    }

    @Override
    public void save(long i) {
        try {
            methodInterceptor.intercept(this, save2, new Object[]{i}, save2Proxy);
        } catch (Throwable throwable) {
            //throwable.printStackTrace();
            throw new UndeclaredThrowableException(throwable);
        }
    }
}

编写测试类

public class CglibTest {
    public static void main(String[] args) {
        CglibProxy proxy = new CglibProxy();
        CglibTarget target = new CglibTarget();

        proxy.setMethodInterceptor(new MethodInterceptor() {
            @Override
            public Object intercept(Object o, Method method, Object[] args, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
                System.out.println("before...");
                //return method.invoke(target,args);
                //return methodProxy.invoke(target,args);
                return methodProxy.invokeSuper(o,args);
            }
        });
        proxy.save();
    }
}

运行上面的代码，通过控制台输出结果，可以看到和上面的效果一致；

这里需要对这个MethodProxy稍作说明，通过上面的案例可以看到，cglib的回调逻辑中，不仅可以通过类似JDK的反射实现代理，还可以通过MethodProxy提供的invoke()或者invokeSuper()方式实现，之所以说，cglib在某些情况下比JDK代理高效，就在于通过MethodProxy的两个方法，将不走反射，而是直接调用目标类的方法；

三、spring中代理的使用

在spring框架中，使用代理模式比较典型的场景就是AOP的实现了，代理逻辑核心要点如下：

默认使用 JDK 动态代理，这样可以代理所有的接口类型；
如果目标对象没有实现任何接口，则默认采用CGLIB代理；
可强制使用CGLIB，指定proxy-target-class = “true” 或者基于注解@EnableAspectJAutoProxy(proxyTargetClass = true)

下面以AOP的功能使用为入口，来感受下以上三点在AOP的代理中的实现，

来看下面这段以spring底层模拟实现的方式的AOP功能代码

import org.aopalliance.intercept.MethodInterceptor;
import org.aopalliance.intercept.MethodInvocation;
import org.springframework.aop.aspectj.AspectJExpressionPointcut;
import org.springframework.aop.framework.ProxyFactory;
import org.springframework.aop.support.DefaultPointcutAdvisor;

public class SpringAopTest {

    public static void main(String[] args) {
        //1、定义切点
        AspectJExpressionPointcut pointcut = new AspectJExpressionPointcut();
        pointcut.setExpression("execution(* foo())");

        //2、定义通知
        MethodInterceptor advice = new MethodInterceptor() {
            @Override
            public Object invoke(MethodInvocation methodInvocation) throws Throwable {
                return methodInvocation.proceed();
            }
        };

        //3、定义切面
        DefaultPointcutAdvisor advisor = new DefaultPointcutAdvisor(pointcut, advice);

        //4、创建代理
        Target1 target1 = new Target1();
        ProxyFactory proxyFactory = new ProxyFactory();
        proxyFactory.setTarget(target1);
        proxyFactory.addAdvisor(advisor);

        F1 proxy = (F1)proxyFactory.getProxy();
        //查看代理类的类型
        System.out.println(proxy.getClass());
        proxy.foo();
        proxy.bar();

    }

    interface F1 {
        void foo();
        void bar();
    }

    static class Target1 implements F1 {
        @Override
        public void foo() {
            System.out.println("Target1 foo() ...");
        }

        @Override
        public void bar() {
            System.out.println("Target1 bar() ...");
        }
    }

    static class Target2 implements F1 {
        @Override
        public void foo() {
            System.out.println("Target2 foo() ...");
        }

        @Override
        public void bar() {
            System.out.println("Target2 bar() ...");
        }
    }
}

主要逻辑思路可以参考注释，然后运行这段代码，观察控制台效果