2021年2月17日星期三

jdk 动态代理源码分析

闲来无事,撸撸源码

食用方法

直接看代码吧。。

package com.test.demo.proxy;import java.lang.reflect.InvocationHandler;import java.lang.reflect.Method;import java.lang.reflect.Proxy;/** * 每个代理对象 内部都有一个实现了InvocationHandler接口的 类的实例 * * InvocationHandler 顾名思义就是 代理对象的方法调用的处理类(调用它的invoke方法) * * @author lizhecao 2018/4/19 * @version 1.0 */public class InvocationHandlerImpl implements InvocationHandler { // 目标对象 private Object target; public InvocationHandlerImpl(Object target) { this.target = target; } @Override public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable { // 代理方法简单地打下日志,这其实就是spring aop的简单实现 System.out.println("start");	// 调用目标对象的实际方法 Object result = method.invoke(target, args); System.out.println("end"); return result; } /** * 通过Proxy.newProxyInstance 生成代理对象(重要的方法) */ public Object getProxy() { return Proxy.newProxyInstance(Thread.currentThread().getContextClassLoader(),  target.getClass().getInterfaces(), this); } public static void main(String[] args) { // 实例化目标对象 User user = new UserImpl(); // 用目标对象实例化InvocationHandler InvocationHandlerImpl invocationHandler = new InvocationHandlerImpl(user); // 生成代理对象 User proxyUser = (User) invocationHandler.getProxy(); // 调用代理对象的方法,实际上就是调用了invocationHandler的invoke方法 proxyUser.sayHello(); }}
package com.test.demo.proxy;/** * 目标类的接口,jdk动态代理的类一定要实现某一个接口 * * @author lizhecao 2018/4/19 * @version 1.0 */public interface User { void sayHello();}
package com.test.demo.proxy;/** * 目标对象的具体类 * * @author lizhecao 2018/4/19 * @version 1.0 */public class UserImpl implements User { @Override public void sayHello() { System.out.println("hello"); }}

运行了InvocationHandlerImpl中的main方法我们会得到结果:

starthelloend

理解原理

通过上面的例子可以看到,生成代理对象的重点是

Proxy.newProxyInstance(Thread.currentThread().getContextClassLoader(),  target.getClass().getInterfaces(), this);

这个方法,我们进入这个方法看看jdk动态代理的具体实现。
去繁就简,删掉一些不关注的东西,有兴趣的自己一一过下

	/**  * 返回指定接口的代理类实例,并分配方法的调用给指定的invocationHandler  *  * @param loader 用来define代理类的 类加载器  * @param interfaces 代理类要实现的接口(这里也说明了jdk动态代理对象必须实现接口)  * @param h 用来分配方法调用的 invocation handler  * @return 一个实现了特定接口,用特定的class loader define的包含特定的invocation hanlder的代理类的实例  */ @CallerSensitive public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,           Class<?>[] interfaces,           InvocationHandler h)  throws IllegalArgumentException {	 // 不允许hanlder 为空(不然搞啥)  Objects.requireNonNull(h);		// 防止接口被改  final Class<?>[] intfs = interfaces.clone();  /*   * 查找或生产指定代理类(也就是说有缓存机制)(这里是重点,生产了代理类的Class!!)   */  Class<?> cl = getProxyClass0(loader, intfs);  /*   * 用我们的handler 作为proxy class的构造方法的参数,创建proxy class实例   */  final Constructor<?> cons = cl.getConstructor(constructorParams);  final InvocationHandler ih = h;  // 强行修改构造方法访问权限为公有  if (!Modifier.isPublic(cl.getModifiers())) {   AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<Void>() {    public Void run() {     cons.setAccessible(true);     return null;    }   });  }  return cons.newInstance(new Object[]{h}); }

继续看这个getProxyClass0(loader, intfs) 是怎么生产代理类的

 private static Class<?> getProxyClass0(ClassLoader loader,           Class<?>... interfaces) {  // 接口的数量不能超过65535个(呵呵)  if (interfaces.length > 65535) {   throw new IllegalArgumentException("interface limit exceeded");  }    // 从WeakCache的缓存中获取,如果没有就创建  return proxyClassCache.get(loader, interfaces); }

这里是通过WeakCache缓存了代理类的实例,就是这货

 /**  * a cache of proxy classes  */ private static final WeakCache<ClassLoader, Class<?>[], Class<?>>  proxyClassCache = new WeakCache<>(new KeyFactory(), new ProxyClassFactory());

这里简单讲下WeakCache,不然没玩过的朋友可能看不下去了。
WeakCache<K, P, V> 缓存的是<key, sub-key> -> value这样的键值对,key和value是弱引用的,sub-key是强引用的(当然,这不重要)K, P, V分别表示key,参数,value的类型。有人会好奇,那sub-key呢?参数用来干嘛?我们重点看它的构造方法

 /**  * @param subKeyFactory 一个这样 (key, parameter) -> sub-key 的函数  * @param valueFactory 一个那样 (key, parameter) -> value的函数  */ public WeakCache(BiFunction<K, P, ?> subKeyFactory,      BiFunction<K, P, V> valueFactory) {  this.subKeyFactory = Objects.requireNonNull(subKeyFactory);  this.valueFactory = Objects.requireNonNull(valueFactory); }

可以看到,只要传入两个函数类,就可以通过key 和 parameter 分别生成 sub-key和value了,这样我们就可以理解生成代理对象的这一句

// 第一次获取proxy class就会通过loader 和 interfaces 分别生成缓存的subkey 和 value, 并且返回valuereturn proxyClassCache.get(loader, interfaces);

那么我们也知道了这个value是通过valueFactory生成的,参数是loader 和 interface,那么看下proxyClassCache的实例化方法: new WeakCache<>(new KeyFactory(), new ProxyClassFactory()) 就知道了这个ProxyClassFactory类就是真正实现了(loader, interface) -> proxyClass 的函数式类了,赶紧看下

 /**  * 使用给定的ClassLoader 和 接口数组来 生成,define,返回代理类的函数工厂  */ private static final class ProxyClassFactory  implements BiFunction<ClassLoader, Class<?>[], Class<?>> {  // 所有代理类名称的前缀(有时候debug不是会经常看到这个名称吗哈哈)  private static final String proxyClassNamePrefix = "$Proxy";  // 代理类名称的后面跟着的整数(自增的序列)  private static final AtomicLong nextUniqueNumber = new AtomicLong();		// 真正搞事情的地方  @Override  public Class<?> apply(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces) {   Map<Class<?>, Boolean> interfaceSet = new IdentityHashMap<>(interfaces.length);   for (Class<?> intf : interfaces) {    /*     * 验证下Class loader根据类的名称 解析出来的 class跟我们传进来的是否一样(相当于看下是不是同一个loader加载的吧)     */    Class<?> interfaceClass = null;    try {     interfaceClass = Class.forName(intf.getName(), false, loader);    } catch (ClassNotFoundException e) {    }    // 如果不一样,抛异常(loader说我不认识这个接口class)    if (interfaceClass != intf) {     throw new IllegalArgumentException(      intf + " is not visible from class loader");    }    /*     * 验证是否接口(又强调了一定要是接口吧)     */    if (!interfaceClass.isInterface()) {     throw new IllegalArgumentException(      interfaceClass.getName() + " is not an interface");    }    /*     * 验证是否重复     */    if (interfaceSet.put(interfaceClass, Boolean.TRUE) != null) {     throw new IllegalArgumentException(      "repeated interface: " + interfaceClass.getName());    }   }   String proxyPkg = null;  // package to define proxy class in   int accessFlags = Modifier.PUBLIC | Modifier.FINAL;   /*    * 这下面一大段就是确定下代理类要放在哪个包下    * 如果存在非public的接口,那么proxy class就要放在跟她同一个目录下    * 而且非public的接口一定要在同一个目录下(不然放哪里都有问题)    */   for (Class<?> intf : interfaces) {    int flags = intf.getModifiers();    if (!Modifier.isPublic(flags)) {     accessFlags = Modifier.FINAL;     String name = intf.getName();     int n = name.lastIndexOf('.');     String pkg = ((n == -1) ? "" : name.substring(0, n + 1));     if (proxyPkg == null) {      proxyPkg = pkg;     } else if (!pkg.equals(proxyPkg)) {      throw new IllegalArgumentException(       "non-public interfaces from different packages");     }    }   }			// 如果接口都public,那么就是放到com.sun.proxy 包下   if (proxyPkg == null) {    proxyPkg = ReflectUtil.PROXY_PACKAGE + ".";   }   /*    * 用原子数字自增产生的一个代理类的唯一的代号    */   long num = nextUniqueNumber.getAndIncrement();   String proxyName = proxyPkg + proxyClassNamePrefix + num;   /*    * 上面啪啦啪啦一大堆,其实都是一些验证啊,确定包的位置啊,名称啊的细碎的东西    * 下面这一句才是重点,通过ProxyGenerator产生了代理类的 class 文件的字节数组    */   byte[] proxyClassFile = ProxyGenerator.generateProxyClass(    proxyName, interfaces, accessFlags);   try {	   // 最后通过native方法 来生成Class 对象    return defineClass0(loader, proxyName,         proxyClassFile, 0, proxyClassFile.length);   } catch (ClassFormatError e) {    throw new IllegalArgumentException(e.toString());   }  } }

ProxyGenerator 是sun.misc包里面的方法,没有开源,所以我们简单撸一下即可

 public static byte[] generateProxyClass(final String var0, Class<?>[] var1, int var2) { ProxyGenerator var3 = new ProxyGenerator(var0, var1, var2); // 生成class文件的字节数组 final byte[] var4 = var3.generateClassFile(); // 如果saveGeneratedFiles为true,那么将.class文件写到硬盘中 if (saveGeneratedFiles) {  // 省略具体保存文件方法 } return var4; }

看下这个保存文件的条件

 private static final boolean saveGeneratedFiles = ((Boolean)AccessController.doPrivileged(new GetBooleanAction("sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles"))).booleanValue();

也就是说只要我们设置了这个"sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles" 系统值为true就可以保存文件了
话不多说来看看jdk动态代理给我们自动生成的这个class文件长什么样吧,用以下代码来测试

package com.test.demo.proxy;import sun.misc.ProxyGenerator;import java.io.FileOutputStream;import java.io.IOException;/** * 写代理类文件到磁盘中 * * @author lizhecao 2018/4/20 * @version 1.0 */public class ProxyClassGen { public static void main(String[] args) throws IOException {// // 第一种方法,直接将生成的字节数组写到文件中// byte[] bytes = ProxyGenerator.generateProxyClass("$Proxy33", UserImpl.class.getInterfaces());//// try(FileOutputStream outputStream = new FileOutputStream(//  "/Users/lizhecao/java/demo/src/main/java/com/test/demo/proxy/$Proxy33.class")) {//  outputStream.write(bytes);// } // 第二种方法,设置系统属性值,有jdk自动写 System.setProperty("sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles", "true"); ProxyGenerator.generateProxyClass("$Proxy34", UserImpl.class.getInterfaces()); }}

运行之后可以看到在项目的根目录下产生了$Proxy34.class 这么一个文件,用ide直接打开可以看到如下内容

//// Source code recreated from a .class file by IntelliJ IDEA// (powered by Fernflower decompiler)//import com.test.demo.proxy.User;import java.lang.reflect.InvocationHandler;import java.lang.reflect.Method;import java.lang.reflect.Proxy;import java.lang.reflect.UndeclaredThrowableException;public final class $Proxy34 extends Proxy implements User { private static Method m1; private static Method m3; private static Method m2; private static Method m0; public $Proxy34(InvocationHandler var1) throws { super(var1); } // 除了接口方法之外,还实现了Object的equals, hashCode和toString方法 public final boolean equals(Object var1) throws { try {  return ((Boolean)super.h.invoke(this, m1, new Object[]{var1})).booleanValue(); } catch (RuntimeException | Error var3) {  throw var3; } catch (Throwable var4) {  throw new UndeclaredThrowableException(var4); } } // 实现了我们的User接口的sayHello方法 public final void sayHello() throws { try {  // 内部其实就是调用了invokeHandler实例的invoke方法  // 在最下面可以看到m3 就是通过反射获取的User接口的sayHello Method  // Class.forName("com.test.demo.proxy.User").getMethod("sayHello");  super.h.invoke(this, m3, (Object[])null); } catch (RuntimeException | Error var2) {  throw var2; } catch (Throwable var3) {  throw new UndeclaredThrowableException(var3); } } public final String toString() throws { try {  return (String)super.h.invoke(this, m2, (Object[])null); } catch (RuntimeException | Error var2) {  throw var2; } catch (Throwable var3) {  throw new UndeclaredThrowableException(var3); } } public final int hashCode() throws { try {  return ((Integer)super.h.invoke(this, m0, (Object[])null)).intValue(); } catch (RuntimeException | Error var2) {  throw var2; } catch (Throwable var3) {  throw new UndeclaredThrowableException(var3); } } static { try {  m1 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("equals", Class.forName("java.lang.Object"));  m3 = Class.forName("com.test.demo.proxy.User").getMethod("sayHello");  m2 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("toString");  m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode"); } catch (NoSuchMethodException var2) {  throw new NoSuchMethodError(var2.getMessage()); } catch (ClassNotFoundException var3) {  throw new NoClassDefFoundError(var3.getMessage()); } }}

到了这里,jdk动态代理就已经是拨开云雾见青天,一清二楚了

感谢以下的博主分享:
JDK动态代理实现原理

本文由博客群发一文多发等运营工具平台 OpenWrite 发布









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