詳解Java的Proxy動態(tài)代理機制
一、Jvm加載對象
在說Java動態(tài)代理之前，還是要說一下Jvm加載對象的過程，這個依舊是理解動態(tài)代理的基礎性原理：
Java類即源代碼程序.java類型文件，經(jīng)過編譯器編譯之后就被轉換成字節(jié)代碼.class類型文件，類加載器負責讀取字節(jié)代碼，并轉換成java.lang.Class對象，描述類在元數(shù)據(jù)空間的數(shù)據(jù)結構，類被實例化時，堆中存儲實例化的對象信息，并且通過對象類型數(shù)據(jù)的指針找到類。
過程描述：源碼->.java文件->.class文件->Class對象->實例對象
所以通過New創(chuàng)建對象，獨斷其背后很多實現(xiàn)細節(jié)，理解上述過程之后，再了解一個常用的設計模式，即代理模式。
二、代理模式
2.1、基本描述
代理模式給某一個(目標)對象提供一個代理對象，并由代理對象持有目標對象的引用。所謂代理，就是一個對象代表另一個對象執(zhí)行相應的動作程序。而代理對象可以在客戶端和目標對象之間起到中介的作用。
代理模式在實際的生活中場景很多，例如中介、律師、代購等行業(yè)，都是簡單的代理邏輯，在這個模式下存在兩個關鍵角色：
目標對象角色：即代理對象所代表的對象。
代理對象角色：內部含有目標對象的引用，可以操作目標對象；AOP編程就是基于這個思想。
2.2、靜動態(tài)模式
- 靜態(tài)代理：在程序運行之前確定代理角色，并且明確代理類和目標類的關系。
- 動態(tài)代理：基于Java反射機制，在JVM運行時動態(tài)創(chuàng)建和生成代理對象。
三、靜態(tài)代理
基于上述靜態(tài)代理的概念，用一段代碼進行描述實現(xiàn)，基本邏輯如下：
- 明確目標對象即被代理的對象；
- 定義代理對象，通過構造器持有目標對象；
- 代理對象中定義前后置增強方法；
目標對象與前后置增強代碼就組成了代理對象，這樣就不用直接訪問目標對象，像極了電視劇中那句話：我是律師，我的當事人不方便和你對話。
public class Proxy01 {
public static void main(String[] args) {
TargetObj targetObj = new TargetObj() ;
ProxyObj proxyObj = new ProxyObj(targetObj) ;
proxyObj.invoke();
}
}
class TargetObj {
public void execute (){
System.out.println("目標類方法執(zhí)行...");
}
}
class ProxyObj {
private TargetObj targetObj ;
/**
* 持有目標對象
*/
public ProxyObj (TargetObj targetObj){
this.targetObj = targetObj ;
}
/**
* 目標對象方法調用
*/
public void invoke (){
before () ;
targetObj.execute();
after () ;
}
/**
* 前后置處理
*/
public void before (){
System.out.println("代理對象前置處理...");
}
public void after (){
System.out.println("代理對象后置處理...");
}
}
靜態(tài)代理明確定義了代理對象，即有一個代理對象的.java文件加載到JVM的過程，很顯然的一個問題，在實際的開發(fā)過程中，不可能為每個目標對象都定義一個代理類，同樣也不能讓一個代理對象去代理多個目標對象，這兩種方式的維護成本都極高。
代理模式的本質是在目標對象的方法前后置入增強操作，但是又不想修改目標類，通過前面反射機制可以知道，在運行的時候可以獲取對象的結構信息，基于Class信息去動態(tài)創(chuàng)建代理對象，這就是動態(tài)代理機制。
順便說一句：技術的底層實現(xiàn)邏輯不好理解是眾所周知，然而基礎知識點并不復雜，例如代理模式的基本原理，但是結合到實際的復雜應用中（AOP模式），很難活靈活現(xiàn)的理解到是基于反射和動態(tài)代理的方式實現(xiàn)的。
四、動態(tài)代理
4.1、場景描述
基于一個場景來描述動態(tài)代理和靜態(tài)代理的區(qū)別，即最近幾年很火的概念，海外代購：
在代購剛興起的初期，是一些常去海外出差的人，會接代購需求，即代理人固定；后來就興起海外代購平臺，海淘等一系列產(chǎn)品，即用戶代購需求（目標對象）由代購平臺去實現(xiàn)，但是具體誰來操作這個就看即時分配，這個場景與動態(tài)代理的原理類似。
4.2、基礎API案例
首先看兩個核心類，這里簡述下概念，看完基本過程再細聊：
Proxy-創(chuàng)建代理對象，核心參數(shù)：
- ClassLoader：（目標類）加載器；
- Interfaces：（目標類）接口數(shù)組；
- InvocationHandler：代理調用機制；
InvocationHandler-代理類調用機制：
- invoke：這個上篇說的反射原理；
- method：反射類庫中的核心API；
目標對象和接口
interface IUser {
Integer update (String name) ;
}
class UserService implements IUser {
@Override
public Integer update(String name) {
Integer userId = 99 ;
System.out.println("UserId="+userId+";updateName="+name);
return userId ;
}
}
代理對象執(zhí)行機制
class UserHandler implements InvocationHandler {
private Object target ;
public UserHandler (Object target){
this.target = target ;
}
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
System.out.println("before()...");
Object result = method.invoke(target, args);
System.out.println("after()...");
return result;
}
}
具體組合方式
public class Proxy02 {
public static void main(String[] args) {
/*
* 生成$Proxy0的class文件
*/
System.getProperties().put("sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles", "true");
/*
* 目標對象信息
*/
IUser userService = new UserService();
ClassLoader classLoader = userService.getClass().getClassLoader();
Class<?>[] interfaces = UserService.class.getInterfaces() ;
/*
* 創(chuàng)建代理對象
*/
InvocationHandler userHandler = new UserHandler(userService);
/*
* 代理類對象名
* proxyClassName=com.java.proxy.$Proxy0
*/
String proxyClassName = Proxy.newProxyInstance(classLoader,interfaces,userHandler).getClass().getName();
System.out.println("proxyClassName="+proxyClassName);
/*
* 具體業(yè)務實現(xiàn)模擬
*/
IUser proxyUser1 = (IUser) Proxy.newProxyInstance(classLoader,interfaces,userHandler);
IUser proxyUser2 = (IUser) Proxy.newProxyInstance(classLoader,interfaces,userHandler);
proxyUser1.update("cicada") ;
proxyUser2.update("smile") ;
}
}
這里之所以要生成代理類的結構信息，因為從JVM加載的過程看不到相關內容，關鍵信息再次被獨斷：
javap -v Proxy02.class
查看代理類名稱
/*
* proxyClassName=com.java.proxy.$Proxy0
*/
String proxyClassName = Proxy.newProxyInstance(classLoader,interfaces,userHandler).getClass().getName();
System.out.println("proxyClassName="+proxyClassName);
下意識輸出代理對象名稱，這里即對應JVM機制，找到Class對象名，然后分析結構，這樣就明白動態(tài)代理具體的執(zhí)行原理了。
生成代理類.class文件
System.getProperties().put("sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles", "true");
通過上面JVM加載對象的機制可知，描述代理類的Class對象一定存在，只是在運行時并沒有生成顯式的.class文件，通過上面生成代理類.class的語法，會在項目目錄的/com/java/proxy路徑下創(chuàng)建文件。
順便說一句：作為一只程序員，復雜總是和我們環(huán)環(huán)相繞，說好的簡單點呢？
4.3、代理類結構
繼承與實現(xiàn)
class $Proxy0 extends Proxy implements IUser {}
從代理類的功能來思考，可以想到需要繼承Proxy與實現(xiàn)IUser接口，還有就是持有調用機制的具體實現(xiàn)類，用來做業(yè)務增強。
構造方法
public $Proxy0(InvocationHandler var1) throws {
super(var1);
}
通過構造方法，持有UserHandler具體的執(zhí)行機制對象。
接口實現(xiàn)
final class $Proxy0 extends Proxy implements IUser {
private static Method m3;
public final Integer update(String var1) throws {
try {
return (Integer)super.h.invoke(this, m3, new Object[]{var1});
} catch (RuntimeException | Error var3) {
throw var3;
} catch (Throwable var4) {
throw new UndeclaredThrowableException(var4);
}
}
}
目標類的基本需求update()方法，通過代理類進行承接，并基于UserHandler實現(xiàn)具體的增強業(yè)務處理。
基礎方法
final class $Proxy0 extends Proxy implements IUser {
private static Method m0;
private static Method m1;
private static Method m2;
public $Proxy0(InvocationHandler var1) throws {
super(var1);
}
static {
try {
m1 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("equals", Class.forName("java.lang.Object"));
m2 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("toString");
m3 = Class.forName("com.java.proxy.IUser").getMethod("update", Class.forName("java.lang.String"));
m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode");
} catch (NoSuchMethodException var2) {
throw new NoSuchMethodError(var2.getMessage());
} catch (ClassNotFoundException var3) {
throw new NoClassDefFoundError(var3.getMessage());
}
}
public final boolean equals(Object var1) throws {
try {
return (Boolean)super.h.invoke(this, m1, new Object[]{var1});
} catch (RuntimeException | Error var3) {
throw var3;
} catch (Throwable var4) {
throw new UndeclaredThrowableException(var4);
}
}
public final String toString() throws {
try {
return (String)super.h.invoke(this, m2, (Object[])null);
} catch (RuntimeException | Error var2) {
throw var2;
} catch (Throwable var3) {
throw new UndeclaredThrowableException(var3);
}
}
public final int hashCode() throws {
try {
return (Integer)super.h.invoke(this, m0, (Object[])null);
} catch (RuntimeException | Error var2) {
throw var2;
} catch (Throwable var3) {
throw new UndeclaredThrowableException(var3);
}
}
}
基于Object類，定義Java中幾個常用方法equals()判斷，toString()方法，hashCode()值，這個在分析Map源碼的時候有說過為什么這幾個方法通常都是一起出現(xiàn)。
4.4、JDK源碼
上面是案例執(zhí)行的過程和原理，還有一個關鍵點要明白，即JDK源碼的邏輯：
IUser proxyUser = (IUser) Proxy.newProxyInstance(classLoader,interfaces,userHandler);
Proxy提供的靜態(tài)方法newProxyInstance()，通過各個參數(shù)的傳入，構建一個新的代理Class對象，即$Proxy0類的結構信息，這里再回首看下三個核心參數(shù)：
- ClassLoader：基于JVM運行過程，所以需要獲取目標類UserService的類加載器；
- Interfaces：目標類UserService實現(xiàn)的接口，從面向對象來考慮，接口與實現(xiàn)分離，代理類通過實現(xiàn)IUser接口，模擬目標類的需求；
- InvocationHandler：代理類提供的功能封裝即UserHandler，可以在目標方法調用前后做增強處理；
最后總結一下動態(tài)代理的實現(xiàn)的核心技術點：Jvm加載原理、反射機制、面向對象思想；每次閱讀JDK的源碼都會驚嘆設計者的鬼斧神工，滴水穿石堅持才會有收獲。
五、源代碼地址
GitHub·地址
https://github.com/cicadasmile/java-base-parent
GitEE·地址
https://gitee.com/cicadasmile/java-base-parent
以上就是詳解Java的Proxy動態(tài)代理機制的詳細內容，更多關于Java Proxy 動態(tài)代理機制的資料請關注腳本之家其它相關文章！
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