• jdk 动态代理源码分析


    闲来无事,撸撸源码

    使用方法

    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:

    start
    hello
    end
    

    撸源码

    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value
    return 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

    感谢分享:
    JDK动态代理实现原理

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