Java动态代理机制详解(类加载,JDK 和CGLIB,Javassist,ASM)
class文件简介及加载
Java编译器编译好Java文件之后,产生.class 文件在磁盘中。这种class文件是二进制文件,内容是只有JVM虚拟机能够识别的机器码。JVM虚拟机读取字节码文件,取出二进制数据,加载到内存中,解析.class 文件内的信息,生成对应的 Class对象:
class字节码文件是根据JVM虚拟机规范中规定的字节码组织规则生成的、具体class文件是怎样组织类信息的,可以参考 此博文:深入理解Java Class文件格式系列。或者是Java虚拟机规范。
下面通过一段代码演示手动加载 class文件字节码到系统内,转换成class对象,然后再实例化的过程:
a. 定义一个 Programmer类:
- package samples;
- /**
- * 程序猿类
- */
- public class Programmer {
- public void code()
- {
- System.out.println("I'm a Programmer,Just Coding.....");
- }
- }
b. 自定义一个类加载器:
- package samples;
- /**
- * 自定义一个类加载器,用于将字节码转换为class对象
- */
- public class MyClassLoader extends ClassLoader {
- public Class<?> defineMyClass( byte[] b, int off, int len)
- {
- return super.defineClass(b, off, len);
- }
- }
c. 然后编译成Programmer.class文件,在程序中读取字节码,然后转换成相应的class对象,再实例化:
- package samples;
- import java.io.File;
- import java.io.FileInputStream;
- import java.io.FileNotFoundException;
- import java.io.IOException;
- import java.io.InputStream;
- import java.net.URL;
- public class MyTest {
- public static void main(String[] args) throws IOException {
- //读取本地的class文件内的字节码,转换成字节码数组
- File file = new File(".");
- InputStream input = new FileInputStream(file.getCanonicalPath()+"\\bin\\samples\\Programmer.class");
- byte[] result = new byte[1024];
- int count = input.read(result);
- // 使用自定义的类加载器将 byte字节码数组转换为对应的class对象
- MyClassLoader loader = new MyClassLoader();
- Class clazz = loader.defineMyClass( result, 0, count);
- //测试加载是否成功,打印class 对象的名称
- System.out.println(clazz.getCanonicalName());
- //实例化一个Programmer对象
- Object o= clazz.newInstance();
- try {
- //调用Programmer的code方法
- clazz.getMethod("code", null).invoke(o, null);
- } catch (IllegalArgumentException | InvocationTargetException
- | NoSuchMethodException | SecurityException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- }
- }
以上代码演示了,通过字节码加载成class 对象的能力,下面看一下在代码中如何生成class文件的字节码。
在运行期的代码中生成二进制字节码
由于JVM通过字节码的二进制信息加载类的,那么,如果我们在运行期系统中,遵循Java编译系统组织.class文件的格式和结构,生成相应的二进制数据,然后再把这个二进制数据加载转换成对应的类,这样,就完成了在代码中,动态创建一个类的能力了。
在运行时期可以按照Java虚拟机规范对class文件的组织规则生成对应的二进制字节码。当前有很多开源框架可以完成这些功能,如ASM,Javassist。
Java字节码生成开源框架介绍--ASM:
ASM 是一个 Java
字节码操控框架。它能够以二进制形式修改已有类或者动态生成类。ASM 可以直接产生二进制 class 文件,也可以在类被加载入 Java
虚拟机之前动态改变类行为。ASM 从类文件中读入信息后,能够改变类行为,分析类信息,甚至能够根据用户要求生成新类。
不过ASM在创建class字节码的过程中,操纵的级别是底层JVM的汇编指令级别,这要求ASM使用者要对class组织结构和JVM汇编指令有一定的了解。
下面通过ASM 生成下面类Programmer的class字节码:
- package com.samples;
- import java.io.PrintStream;
- public class Programmer {
- public void code()
- {
- System.out.println("I'm a Programmer,Just Coding.....");
- }
- }
使用ASM框架提供了ClassWriter 接口,通过访问者模式进行动态创建class字节码,看下面的例子:
- package samples;
- import java.io.File;
- import java.io.FileOutputStream;
- import java.io.IOException;
- import org.objectweb.asm.ClassWriter;
- import org.objectweb.asm.MethodVisitor;
- import org.objectweb.asm.Opcodes;
- public class MyGenerator {
- public static void main(String[] args) throws IOException {
- System.out.println();
- ClassWriter classWriter = new ClassWriter(0);
- // 通过visit方法确定类的头部信息
- classWriter.visit(Opcodes.V1_7,// java版本
- Opcodes.ACC_PUBLIC,// 类修饰符
- "Programmer", // 类的全限定名
- null, "java/lang/Object", null);
- //创建构造函数
- MethodVisitor mv = classWriter.visitMethod(Opcodes.ACC_PUBLIC, "<init>", "()V", null, null);
- mv.visitCode();
- mv.visitVarInsn(Opcodes.ALOAD, 0);
- mv.visitMethodInsn(Opcodes.INVOKESPECIAL, "java/lang/Object", "<init>","()V");
- mv.visitInsn(Opcodes.RETURN);
- mv.visitMaxs(1, 1);
- mv.visitEnd();
- // 定义code方法
- MethodVisitor methodVisitor = classWriter.visitMethod(Opcodes.ACC_PUBLIC, "code", "()V",
- null, null);
- methodVisitor.visitCode();
- methodVisitor.visitFieldInsn(Opcodes.GETSTATIC, "java/lang/System", "out",
- "Ljava/io/PrintStream;");
- methodVisitor.visitLdcInsn("I'm a Programmer,Just Coding.....");
- methodVisitor.visitMethodInsn(Opcodes.INVOKEVIRTUAL, "java/io/PrintStream", "println",
- "(Ljava/lang/String;)V");
- methodVisitor.visitInsn(Opcodes.RETURN);
- methodVisitor.visitMaxs(2, 2);
- methodVisitor.visitEnd();
- classWriter.visitEnd();
- // 使classWriter类已经完成
- // 将classWriter转换成字节数组写到文件里面去
- byte[] data = classWriter.toByteArray();
- File file = new File("D://Programmer.class");
- FileOutputStream fout = new FileOutputStream(file);
- fout.write(data);
- fout.close();
- }
- }
上述的代码执行过后,用Java反编译工具(如JD_GUI)打开D盘下生成的Programmer.class,可以看到以下信息:
再用上面我们定义的类加载器将这个class文件加载到内存中,然后 创建class对象,并且实例化一个对象,调用code方法,会看到下面的结果:
以上表明:在代码里生成字节码,并动态地加载成class对象、创建实例是完全可以实现的。
Java字节码生成开源框架介绍--Javassist:
Javassist是一个开源的分析、编辑和创建Java字节码的类库。是由东京工业大学的数学和计算机科学系的
Shigeru Chiba (千叶 滋)所创建的。它已加入了开放源代码JBoss
应用服务器项目,通过使用Javassist对字节码操作为JBoss实现动态AOP框架。javassist是jboss的一个子项目,其主要的优点,在于简单,而且快速。直接使用java编码的形式,而不需要了解虚拟机指令,就能动态改变类的结构,或者动态生成类。下面通过Javassist创建上述的Programmer类:
- import javassist.ClassPool;
- import javassist.CtClass;
- import javassist.CtMethod;
- import javassist.CtNewMethod;
- public class MyGenerator {
- public static void main(String[] args) throws Exception {
- ClassPool pool = ClassPool.getDefault();
- //创建Programmer类
- CtClass cc= pool.makeClass("com.samples.Programmer");
- //定义code方法
- CtMethod method = CtNewMethod.make("public void code(){}", cc);
- //插入方法代码
- method.insertBefore("System.out.println(\"I'm a Programmer,Just Coding.....\");");
- cc.addMethod(method);
- //保存生成的字节码
- cc.writeFile("d://temp");
- }
- }
通过JD-gui反编译工具打开Programmer.class 可以看到以下代码:
代理的基本构成:
代理模式上,基本上有Subject角色,RealSubject角色,Proxy角色。其中:Subject角色负责定义RealSubject和Proxy角色应该实现的接口;RealSubject角色用来真正完成业务服务功能;Proxy角色负责将自身的Request请求,调用realsubject
对应的request功能来实现业务功能,自己不真正做业务。
上面的这幅代理结构图是典型的静态的代理模式:
当在代码阶段规定这种代理关系,Proxy类通过编译器编译成class文件,当系统运行时,此class已经存在了。这种静态的代理模式固然在访问无法访问的资源,增强现有的接口业务功能方面有很大的优点,但是大量使用这种静态代理,会使我们系统内的类的规模增大,并且不易维护;并且由于Proxy和RealSubject的功能
本质上是相同的,Proxy只是起到了中介的作用,这种代理在系统中的存在,导致系统结构比较臃肿和松散。
为了解决这个问题,就有了动态地创建Proxy的想法:在运行状态中,需要代理的地方,根据Subject 和RealSubject,动态地创建一个Proxy,用完之后,就会销毁,这样就可以避免了Proxy 角色的class在系统中冗杂的问题了。
下面以一个代理模式实例阐述这一问题:
将车站的售票服务抽象出一个接口TicketService,包含问询,卖票,退票功能,车站类Station实现了TicketService接口,车票代售点StationProxy则实现了代理角色的功能,类图如下所示。
对应的静态的代理模式代码如下所示:
- package com.foo.proxy;
- /**
- * 售票服务接口实现类,车站
- */
- public class Station implements TicketService {
- @Override
- public void sellTicket() {
- System.out.println("\n\t售票.....\n");
- }
- @Override
- public void inquire() {
- System.out.println("\n\t问询。。。。\n");
- }
- @Override
- public void withdraw() {
- System.out.println("\n\t退票......\n");
- }
- }
- package com.foo.proxy;
- /**
- * 售票服务接口
- */
- public interface TicketService {
- //售票
- public void sellTicket();
- //问询
- public void inquire();
- //退票
- public void withdraw();
- }
- package com.foo.proxy;
- /**
- * 车票代售点
- */
- public class StationProxy implements TicketService {
- private Station station;
- public StationProxy(Station station){
- this.station = station;
- }
- @Override
- public void sellTicket() {
- // 1.做真正业务前,提示信息
- this.showAlertInfo("××××您正在使用车票代售点进行购票,每张票将会收取5元手续费!××××");
- // 2.调用真实业务逻辑
- station.sellTicket();
- // 3.后处理
- this.takeHandlingFee();
- this.showAlertInfo("××××欢迎您的光临,再见!××××\n");
- }
- @Override
- public void inquire() {
- // 1做真正业务前,提示信息
- this.showAlertInfo("××××欢迎光临本代售点,问询服务不会收取任何费用,本问询信息仅供参考,具体信息以车站真实数据为准!××××");
- // 2.调用真实逻辑
- station.inquire();
- // 3。后处理
- this.showAlertInfo("××××欢迎您的光临,再见!××××\n");
- }
- @Override
- public void withdraw() {
- // 1。真正业务前处理
- this.showAlertInfo("××××欢迎光临本代售点,退票除了扣除票额的20%外,本代理处额外加收2元手续费!××××");
- // 2.调用真正业务逻辑
- station.withdraw();
- // 3.后处理
- this.takeHandlingFee();
- }
- /*
- * 展示额外信息
- */
- private void showAlertInfo(String info) {
- System.out.println(info);
- }
- /*
- * 收取手续费
- */
- private void takeHandlingFee() {
- System.out.println("收取手续费,打印发票。。。。。\n");
- }
- }
由于我们现在不希望静态地有StationProxy类存在,希望在代码中,动态生成器二进制代码,加载进来。为此,使用Javassist开源框架,在代码中动态地生成StationProxy的字节码:
- package com.foo.proxy;
- import java.lang.reflect.Constructor;
- import javassist.*;
- public class Test {
- public static void main(String[] args) throws Exception {
- createProxy();
- }
- /*
- * 手动创建字节码
- */
- private static void createProxy() throws Exception
- {
- ClassPool pool = ClassPool.getDefault();
- CtClass cc = pool.makeClass("com.foo.proxy.StationProxy");
- //设置接口
- CtClass interface1 = pool.get("com.foo.proxy.TicketService");
- cc.setInterfaces(new CtClass[]{interface1});
- //设置Field
- CtField field = CtField.make("private com.foo.proxy.Station station;", cc);
- cc.addField(field);
- CtClass stationClass = pool.get("com.foo.proxy.Station");
- CtClass[] arrays = new CtClass[]{stationClass};
- CtConstructor ctc = CtNewConstructor.make(arrays,null,CtNewConstructor.PASS_NONE,null,null, cc);
- //设置构造函数内部信息
- ctc.setBody("{this.station=$1;}");
- cc.addConstructor(ctc);
- //创建收取手续 takeHandlingFee方法
- CtMethod takeHandlingFee = CtMethod.make("private void takeHandlingFee() {}", cc);
- takeHandlingFee.setBody("System.out.println(\"收取手续费,打印发票。。。。。\");");
- cc.addMethod(takeHandlingFee);
- //创建showAlertInfo 方法
- CtMethod showInfo = CtMethod.make("private void showAlertInfo(String info) {}", cc);
- showInfo.setBody("System.out.println($1);");
- cc.addMethod(showInfo);
- //sellTicket
- CtMethod sellTicket = CtMethod.make("public void sellTicket(){}", cc);
- sellTicket.setBody("{this.showAlertInfo(\"××××您正在使用车票代售点进行购票,每张票将会收取5元手续费!××××\");"
- + "station.sellTicket();"
- + "this.takeHandlingFee();"
- + "this.showAlertInfo(\"××××欢迎您的光临,再见!××××\");}");
- cc.addMethod(sellTicket);
- //添加inquire方法
- CtMethod inquire = CtMethod.make("public void inquire() {}", cc);
- inquire.setBody("{this.showAlertInfo(\"××××欢迎光临本代售点,问询服务不会收取任何费用,本问询信息仅供参考,具体信息以车站真实数据为准!××××\");"
- + "station.inquire();"
- + "this.showAlertInfo(\"××××欢迎您的光临,再见!××××\");}"
- );
- cc.addMethod(inquire);
- //添加widthraw方法
- CtMethod withdraw = CtMethod.make("public void withdraw() {}", cc);
- withdraw.setBody("{this.showAlertInfo(\"××××欢迎光临本代售点,退票除了扣除票额的20%外,本代理处额外加收2元手续费!××××\");"
- + "station.withdraw();"
- + "this.takeHandlingFee();}"
- );
- cc.addMethod(withdraw);
- //获取动态生成的class
- Class c = cc.toClass();
- //获取构造器
- Constructor constructor= c.getConstructor(Station.class);
- //通过构造器实例化
- TicketService o = (TicketService)constructor.newInstance(new Station());
- o.inquire();
- cc.writeFile("D://test");
- }
- }
上述代码执行过后,会产生StationProxy的字节码,并且用生成字节码加载如内存创建对象,调用inquire()方法,会得到以下结果:
通过上面动态生成的代码,我们发现,其实现相当地麻烦在创造的过程中,含有太多的业务代码。我们使用上述创建Proxy代理类的方式的初衷是减少系统代码的冗杂度,但是上述做法却增加了在动态创建代理类过程中的复杂度:手动地创建了太多的业务代码,并且封装性也不够,完全不具有可拓展性和通用性。如果某个代理类的一些业务逻辑非常复杂,上述的动态创建代理的方式是非常不可取的!
InvocationHandler角色的由来
仔细思考代理模式中的代理Proxy角色。Proxy角色在执行代理业务的时候,无非是在调用真正业务之前或者之后做一些“额外”业务。
有上图可以看出,代理类处理的逻辑很简单:在调用某个方法前及方法后做一些额外的业务。换一种思路就是:在触发(invoke)真实角色的方法之前或者之后做一些额外的业务。那么,为了构造出具有通用性和简单性的代理类,可以将所有的触发真实角色动作交给一个触发的管理器,让这个管理器统一地管理触发。这种管理器就是Invocation
Handler。动态代理模式的结构跟上面的静态代理模式稍微有所不同,多引入了一个InvocationHandler角色。
先解释一下InvocationHandler的作用:
在静态代理中,代理Proxy中的方法,都指定了调用了特定的realSubject中的对应的方法:
在上面的静态代理模式下,Proxy所做的事情,无非是调用在不同的request时,调用触发realSubject对应的方法;更抽象点看,Proxy所作的事情;在Java中 方法(Method)也是作为一个对象来看待了,
动态代理工作的基本模式就是将自己的方法功能的实现交给
InvocationHandler角色,外界对Proxy角色中的每一个方法的调用,Proxy角色都会交给InvocationHandler来处理,而InvocationHandler则调用具体对象角色的方法。如下图所示:
在这种模式之中:代理Proxy 和RealSubject 应该实现相同的功能,这一点相当重要。(我这里说的功能,可以理解为某个类的public方法)
在面向对象的编程之中,如果我们想要约定Proxy 和RealSubject可以实现相同的功能,有两种方式:
a.一个比较直观的方式,就是定义一个功能接口,然后让Proxy 和RealSubject来实现这个接口。
b.还有比较隐晦的方式,就是通过继承。因为如果Proxy 继承自RealSubject,这样Proxy则拥有了RealSubject的功能,Proxy还可以通过重写RealSubject中的方法,来实现多态。
其中JDK中提供的创建动态代理的机制,是以a 这种思路设计的,而cglib 则是以b思路设计的。
JDK的动态代理创建机制----通过接口
比如现在想为RealSubject这个类创建一个动态代理对象,JDK主要会做以下工作:
1. 获取 RealSubject上的所有接口列表;
2. 确定要生成的代理类的类名,默认为:com.sun.proxy.$ProxyXXXX ;3. 根据需要实现的接口信息,在代码中动态创建 该Proxy类的字节码;
4 . 将对应的字节码转换为对应的class 对象;
5. 创建InvocationHandler 实例handler,用来处理Proxy所有方法调用;
6. Proxy 的class对象 以创建的handler对象为参数,实例化一个proxy对象
JDK通过 java.lang.reflect.Proxy包来支持动态代理,一般情况下,我们使用下面的newProxyInstance方法
static Object
newProxyInstance(ClassLoader loader,Class<?>[] interfaces,InvocationHandler h)
返回一个指定接口的代理类实例,该接口可以将方法调用指派到指定的调用处理程序。而对于InvocationHandler,我们需要实现下列的invoke方法:
在调用代理对象中的每一个方法时,在代码内部,都是直接调用了InvocationHandler 的invoke方法,而invoke方法根据代理类传递给自己的method参数来区分是什么方法。
Object
invoke(Object proxy,Method method,Object[] args)
在代理实例上处理方法调用并返回结果。讲的有点抽象,下面通过一个实例来演示一下吧:
JDK动态代理示例
现在定义两个接口Vehicle和Rechargable,Vehicle表示交通工具类,有drive()方法;Rechargable接口表示可充电的(工具),有recharge() 方法;
定义一个实现两个接口的类ElectricCar,类图如下:
通过下面的代码片段,来为ElectricCar创建动态代理类:
- package com.foo.proxy;
- import java.lang.reflect.InvocationHandler;
- import java.lang.reflect.Proxy;
- public class Test {
- public static void main(String[] args) {
- ElectricCar car = new ElectricCar();
- // 1.获取对应的ClassLoader
- ClassLoader classLoader = car.getClass().getClassLoader();
- // 2.获取ElectricCar 所实现的所有接口
- Class[] interfaces = car.getClass().getInterfaces();
- // 3.设置一个来自代理传过来的方法调用请求处理器,处理所有的代理对象上的方法调用
- InvocationHandler handler = new InvocationHandlerImpl(car);
- /*
- 4.根据上面提供的信息,创建代理对象 在这个过程中,
- a.JDK会通过根据传入的参数信息动态地在内存中创建和.class 文件等同的字节码
- b.然后根据相应的字节码转换成对应的class,
- c.然后调用newInstance()创建实例
- */
- Object o = Proxy.newProxyInstance(classLoader, interfaces, handler);
- Vehicle vehicle = (Vehicle) o;
- vehicle.drive();
- Rechargable rechargeable = (Rechargable) o;
- rechargeable.recharge();
- }
- }
- package com.foo.proxy;
- /**
- * 交通工具接口
- */
- public interface Vehicle {
- public void drive();
- }
- package com.foo.proxy;
- /**
- * 可充电设备接口
- */
- public interface Rechargable {
- public void recharge();
- }
- package com.foo.proxy;
- /**
- * 电能车类,实现Rechargable,Vehicle接口
- */
- public class ElectricCar implements Rechargable, Vehicle {
- @Override
- public void drive() {
- System.out.println("Electric Car is Moving silently...");
- }
- @Override
- public void recharge() {
- System.out.println("Electric Car is Recharging...");
- }
- }
- package com.foo.proxy;
- import java.lang.reflect.InvocationHandler;
- import java.lang.reflect.Method;
- public class InvocationHandlerImpl implements InvocationHandler {
- private ElectricCar car;
- public InvocationHandlerImpl(ElectricCar car)
- {
- this.car=car;
- }
- @Override
- public Object invoke(Object paramObject, Method paramMethod,
- Object[] paramArrayOfObject) throws Throwable {
- System.out.println("You are going to invoke "+paramMethod.getName()+" ...");
- paramMethod.invoke(car, null);
- System.out.println(paramMethod.getName()+" invocation Has Been finished...");
- return null;
- }
- }
来看一下代码执行后的结果:
生成动态代理类的字节码并且保存到硬盘中:
JDK提供了sun.misc.ProxyGenerator.generateProxyClass(String proxyName,class[] interfaces) 底层方法来产生动态代理类的字节码:
下面定义了一个工具类,用来将生成的动态代理类保存到硬盘中:
- package com.foo.proxy;
- import java.io.FileOutputStream;
- import java.io.IOException;
- import java.lang.reflect.Proxy;
- import sun.misc.ProxyGenerator;
- public class ProxyUtils {
- /*
- * 将根据类信息 动态生成的二进制字节码保存到硬盘中,
- * 默认的是clazz目录下
- * params :clazz 需要生成动态代理类的类
- * proxyName : 为动态生成的代理类的名称
- */
- public static void generateClassFile(Class clazz,String proxyName)
- {
- //根据类信息和提供的代理类名称,生成字节码
- byte[] classFile = ProxyGenerator.generateProxyClass(proxyName, clazz.getInterfaces());
- String paths = clazz.getResource(".").getPath();
- System.out.println(paths);
- FileOutputStream out = null;
- try {
- //保留到硬盘中
- out = new FileOutputStream(paths+proxyName+".class");
- out.write(classFile);
- out.flush();
- } catch (Exception e) {
- e.printStackTrace();
- } finally {
- try {
- out.close();
- } catch (IOException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- }
- }
- }
现在我们想将生成的代理类起名为“ElectricCarProxy”,并保存在硬盘,应该使用以下语句:
- ProxyUtils.generateClassFile(car.getClass(), "ElectricCarProxy");
这样将在ElectricCar.class 同级目录下产生 ElectricCarProxy.class文件。用反编译工具如jd-gui.exe 打开,将会看到以下信息:
- import com.foo.proxy.Rechargable;
- import com.foo.proxy.Vehicle;
- import java.lang.reflect.InvocationHandler;
- import java.lang.reflect.Method;
- import java.lang.reflect.Proxy;
- import java.lang.reflect.UndeclaredThrowableException;
- /**
- 生成的动态代理类的组织模式是继承Proxy类,然后实现需要实现代理的类上的所有接口,而在实现的过程中,则是通过将所有的方法都交给了InvocationHandler来处理
- */
- public final class ElectricCarProxy extends Proxy
- implements Rechargable, Vehicle
- {
- private static Method m1;
- private static Method m3;
- private static Method m4;
- private static Method m0;
- private static Method m2;
- public ElectricCarProxy(InvocationHandler paramInvocationHandler)
- throws
- {
- super(paramInvocationHandler);
- }
- public final boolean equals(Object paramObject)
- throws
- {
- try
- { // 方法功能实现交给InvocationHandler处理
- return ((Boolean)this.h.invoke(this, m1, new Object[] { paramObject })).booleanValue();
- }
- catch (Error|RuntimeException localError)
- {
- throw localError;
- }
- catch (Throwable localThrowable)
- {
- throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);
- }
- }
- public final void recharge()
- throws
- {
- try
- {
- // 方法功能实现交给InvocationHandler处理
- this.h.invoke(this, m3, null);
- return;
- }
- catch (Error|RuntimeException localError)
- {
- throw localError;
- }
- catch (Throwable localThrowable)
- {
- throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);
- }
- }
- public final void drive()
- throws
- {
- try
- {
- // 方法功能实现交给InvocationHandler处理
- this.h.invoke(this, m4, null);
- return;
- }
- catch (Error|RuntimeException localError)
- {
- throw localError;
- }
- catch (Throwable localThrowable)
- {
- throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);
- }
- }
- public final int hashCode()
- throws
- {
- try
- {
- // 方法功能实现交给InvocationHandler处理
- return ((Integer)this.h.invoke(this, m0, null)).intValue();
- }
- catch (Error|RuntimeException localError)
- {
- throw localError;
- }
- catch (Throwable localThrowable)
- {
- throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);
- }
- }
- public final String toString()
- throws
- {
- try
- {
- // 方法功能实现交给InvocationHandler处理
- return (String)this.h.invoke(this, m2, null);
- }
- catch (Error|RuntimeException localError)
- {
- throw localError;
- }
- catch (Throwable localThrowable)
- {
- throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);
- }
- }
- static
- {
- try
- { //为每一个需要方法对象,当调用相应的方法时,分别将方法对象作为参数传递给InvocationHandler处理
- m1 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("equals", new Class[] { Class.forName("java.lang.Object") });
- m3 = Class.forName("com.foo.proxy.Rechargable").getMethod("recharge", new Class[0]);
- m4 = Class.forName("com.foo.proxy.Vehicle").getMethod("drive", new Class[0]);
- m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode", new Class[0]);
- m2 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("toString", new Class[0]);
- return;
- }
- catch (NoSuchMethodException localNoSuchMethodException)
- {
- throw new NoSuchMethodError(localNoSuchMethodException.getMessage());
- }
- catch (ClassNotFoundException localClassNotFoundException)
- {
- throw new NoClassDefFoundError(localClassNotFoundException.getMessage());
- }
- }
- }
仔细观察可以看出生成的动态代理类有以下特点:1.继承自 java.lang.reflect.Proxy,实现了 Rechargable,Vehicle 这两个ElectricCar实现的接口;
2.类中的所有方法都是final 的;
3.所有的方法功能的实现都统一调用了InvocationHandler的invoke()方法。
cglib 生成动态代理类的机制----通过类继承:
JDK中提供的生成动态代理类的机制有个鲜明的特点是:
某个类必须有实现的接口,而生成的代理类也只能代理某个类接口定义的方法,比如:如果上面例子的ElectricCar实现了继承自两个接口的方法外,另外实现了方法bee()
,则在产生的动态代理类中不会有这个方法了!更极端的情况是:如果某个类没有实现接口,那么这个类就不能同JDK产生动态代理了!幸好我们有cglib。“CGLIB(Code Generation Library),是一个强大的,高性能,高质量的Code生成类库,它可以在运行期扩展Java类与实现Java接口。”
cglib 创建某个类A的动态代理类的模式是:
1. 查找A上的所有非final 的public类型的方法定义;
2. 将这些方法的定义转换成字节码;
3. 将组成的字节码转换成相应的代理的class对象;
4. 实现 MethodInterceptor接口,用来处理 对代理类上所有方法的请求(这个接口和JDK动态代理InvocationHandler的功能和角色是一样的)
一个有趣的例子:定义一个Programmer类,一个Hacker类
- package samples;
- public class Programmer {
- public void code()
- {
- System.out.println("I'm a Programmer,Just Coding.....");
- }
- }
- package samples;
- import java.lang.reflect.Method;
- import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;
- import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;
- /*
- * 实现了方法拦截器接口
- */
- public class Hacker implements MethodInterceptor {
- @Override
- public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args,
- MethodProxy proxy) throws Throwable {
- System.out.println("**** I am a hacker,Let's see what the poor programmer is doing Now...");
- proxy.invokeSuper(obj, args);
- System.out.println("**** Oh,what a poor programmer.....");
- return null;
- }
- }
- package samples;
- import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;
- public class Test {
- public static void main(String[] args) {
- Programmer progammer = new Programmer();
- Hacker hacker = new Hacker();
- //cglib 中加强器,用来创建动态代理
- Enhancer enhancer = new Enhancer();
- //设置要创建动态代理的类
- enhancer.setSuperclass(progammer.getClass());
- // 设置回调,这里相当于是对于代理类上所有方法的调用,都会调用CallBack,而Callback则需要实行intercept()方法进行拦截
- enhancer.setCallback(hacker);
- Programmer proxy =(Programmer)enhancer.create();
- proxy.code();
- }
- }
程序执行结果:
让我们看看通过cglib生成的class文件内容:
- package samples;
- import java.lang.reflect.Method;
- import net.sf.cglib.core.ReflectUtils;
- import net.sf.cglib.core.Signature;
- import net.sf.cglib.proxy.Callback;
- import net.sf.cglib.proxy.Factory;
- import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;
- import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;
- public class ProgrammerEnhancerByCGLIBfa7aa2cd extends Programmer
- implements Factory
- {
- //......省略
- private MethodInterceptor CGLIB$CALLBACK_0; // Enchaner传入的methodInterceptor
- // ....省略
- public final void code()
- {
- MethodInterceptor tmp4_1 = this.CGLIB$CALLBACK_0;
- if (tmp4_1 == null)
- {
- tmp4_1;
- CGLIB$BIND_CALLBACKS(this);//若callback 不为空,则调用methodInterceptor 的intercept()方法
- }
- if (this.CGLIB$CALLBACK_0 != null)
- return;
- //如果没有设置callback回调函数,则默认执行父类的方法
- super.code();
- }
- //....后续省略
- }
class文件简介及加载
Java编译器编译好Java文件之后,产生.class 文件在磁盘中。这种class文件是二进制文件,内容是只有JVM虚拟机能够识别的机器码。JVM虚拟机读取字节码文件,取出二进制数据,加载到内存中,解析.class 文件内的信息,生成对应的 Class对象:
class字节码文件是根据JVM虚拟机规范中规定的字节码组织规则生成的、具体class文件是怎样组织类信息的,可以参考 此博文:深入理解Java
Class文件格式系列。或者是Java虚拟机规范。
下面通过一段代码演示手动加载 class文件字节码到系统内,转换成class对象,然后再实例化的过程:
a. 定义一个 Programmer类:
- package samples;
- /**
- * 程序猿类
- * @author louluan
- */
- public class Programmer {
- public void code()
- {
- System.out.println("I'm a Programmer,Just Coding.....");
- }
- }
b. 自定义一个类加载器:
- package samples;
- /**
- * 自定义一个类加载器,用于将字节码转换为class对象
- * @author louluan
- */
- public class MyClassLoader extends ClassLoader {
- public Class<?> defineMyClass( byte[] b, int off, int len)
- {
- return super.defineClass(b, off, len);
- }
- }
c. 然后编译成Programmer.class文件,在程序中读取字节码,然后转换成相应的class对象,再实例化:
- package samples;
- import java.io.File;
- import java.io.FileInputStream;
- import java.io.FileNotFoundException;
- import java.io.IOException;
- import java.io.InputStream;
- import java.net.URL;
- public class MyTest {
- public static void main(String[] args) throws IOException {
- //读取本地的class文件内的字节码,转换成字节码数组
- File file = new File(".");
- InputStream input = new FileInputStream(file.getCanonicalPath()+"\\bin\\samples\\Programmer.class");
- byte[] result = new byte[1024];
- int count = input.read(result);
- // 使用自定义的类加载器将 byte字节码数组转换为对应的class对象
- MyClassLoader loader = new MyClassLoader();
- Class clazz = loader.defineMyClass( result, 0, count);
- //测试加载是否成功,打印class 对象的名称
- System.out.println(clazz.getCanonicalName());
- //实例化一个Programmer对象
- Object o= clazz.newInstance();
- try {
- //调用Programmer的code方法
- clazz.getMethod("code", null).invoke(o, null);
- } catch (IllegalArgumentException | InvocationTargetException
- | NoSuchMethodException | SecurityException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- }
- }
以上代码演示了,通过字节码加载成class 对象的能力,下面看一下在代码中如何生成class文件的字节码。
在运行期的代码中生成二进制字节码
由于JVM通过字节码的二进制信息加载类的,那么,如果我们在运行期系统中,遵循Java编译系统组织.class文件的格式和结构,生成相应的二进制数据,然后再把这个二进制数据加载转换成对应的类,这样,就完成了在代码中,动态创建一个类的能力了。
在运行时期可以按照Java虚拟机规范对class文件的组织规则生成对应的二进制字节码。当前有很多开源框架可以完成这些功能,如ASM,Javassist。
Java字节码生成开源框架介绍--ASM:
ASM 是一个 Java
字节码操控框架。它能够以二进制形式修改已有类或者动态生成类。ASM 可以直接产生二进制 class 文件,也可以在类被加载入 Java
虚拟机之前动态改变类行为。ASM 从类文件中读入信息后,能够改变类行为,分析类信息,甚至能够根据用户要求生成新类。
不过ASM在创建class字节码的过程中,操纵的级别是底层JVM的汇编指令级别,这要求ASM使用者要对class组织结构和JVM汇编指令有一定的了解。
下面通过ASM 生成下面类Programmer的class字节码:
- package com.samples;
- import java.io.PrintStream;
- public class Programmer {
- public void code()
- {
- System.out.println("I'm a Programmer,Just Coding.....");
- }
- }
使用ASM框架提供了ClassWriter 接口,通过访问者模式进行动态创建class字节码,看下面的例子:
- package samples;
- import java.io.File;
- import java.io.FileOutputStream;
- import java.io.IOException;
- import org.objectweb.asm.ClassWriter;
- import org.objectweb.asm.MethodVisitor;
- import org.objectweb.asm.Opcodes;
- public class MyGenerator {
- public static void main(String[] args) throws IOException {
- System.out.println();
- ClassWriter classWriter = new ClassWriter(0);
- // 通过visit方法确定类的头部信息
- classWriter.visit(Opcodes.V1_7,// java版本
- Opcodes.ACC_PUBLIC,// 类修饰符
- "Programmer", // 类的全限定名
- null, "java/lang/Object", null);
- //创建构造函数
- MethodVisitor mv = classWriter.visitMethod(Opcodes.ACC_PUBLIC, "<init>", "()V", null, null);
- mv.visitCode();
- mv.visitVarInsn(Opcodes.ALOAD, 0);
- mv.visitMethodInsn(Opcodes.INVOKESPECIAL, "java/lang/Object", "<init>","()V");
- mv.visitInsn(Opcodes.RETURN);
- mv.visitMaxs(1, 1);
- mv.visitEnd();
- // 定义code方法
- MethodVisitor methodVisitor = classWriter.visitMethod(Opcodes.ACC_PUBLIC, "code", "()V",
- null, null);
- methodVisitor.visitCode();
- methodVisitor.visitFieldInsn(Opcodes.GETSTATIC, "java/lang/System", "out",
- "Ljava/io/PrintStream;");
- methodVisitor.visitLdcInsn("I'm a Programmer,Just Coding.....");
- methodVisitor.visitMethodInsn(Opcodes.INVOKEVIRTUAL, "java/io/PrintStream", "println",
- "(Ljava/lang/String;)V");
- methodVisitor.visitInsn(Opcodes.RETURN);
- methodVisitor.visitMaxs(2, 2);
- methodVisitor.visitEnd();
- classWriter.visitEnd();
- // 使classWriter类已经完成
- // 将classWriter转换成字节数组写到文件里面去
- byte[] data = classWriter.toByteArray();
- File file = new File("D://Programmer.class");
- FileOutputStream fout = new FileOutputStream(file);
- fout.write(data);
- fout.close();
- }
- }
上述的代码执行过后,用Java反编译工具(如JD_GUI)打开D盘下生成的Programmer.class,可以看到以下信息:
再用上面我们定义的类加载器将这个class文件加载到内存中,然后 创建class对象,并且实例化一个对象,调用code方法,会看到下面的结果:
以上表明:在代码里生成字节码,并动态地加载成class对象、创建实例是完全可以实现的。
Java字节码生成开源框架介绍--Javassist:
Javassist是一个开源的分析、编辑和创建Java字节码的类库。是由东京工业大学的数学和计算机科学系的
Shigeru Chiba (千叶 滋)所创建的。它已加入了开放源代码JBoss
应用服务器项目,通过使用Javassist对字节码操作为JBoss实现动态AOP框架。javassist是jboss的一个子项目,其主要的优点,在于简单,而且快速。直接使用java编码的形式,而不需要了解虚拟机指令,就能动态改变类的结构,或者动态生成类。下面通过Javassist创建上述的Programmer类:
- import javassist.ClassPool;
- import javassist.CtClass;
- import javassist.CtMethod;
- import javassist.CtNewMethod;
- public class MyGenerator {
- public static void main(String[] args) throws Exception {
- ClassPool pool = ClassPool.getDefault();
- //创建Programmer类
- CtClass cc= pool.makeClass("com.samples.Programmer");
- //定义code方法
- CtMethod method = CtNewMethod.make("public void code(){}", cc);
- //插入方法代码
- method.insertBefore("System.out.println(\"I'm a Programmer,Just Coding.....\");");
- cc.addMethod(method);
- //保存生成的字节码
- cc.writeFile("d://temp");
- }
- }
通过JD-gui反编译工具打开Programmer.class 可以看到以下代码:
代理的基本构成:
代理模式上,基本上有Subject角色,RealSubject角色,Proxy角色。其中:Subject角色负责定义RealSubject和Proxy角色应该实现的接口;RealSubject角色用来真正完成业务服务功能;Proxy角色负责将自身的Request请求,调用realsubject
对应的request功能来实现业务功能,自己不真正做业务。
上面的这幅代理结构图是典型的静态的代理模式:
当在代码阶段规定这种代理关系,Proxy类通过编译器编译成class文件,当系统运行时,此class已经存在了。这种静态的代理模式固然在访问无法访问的资源,增强现有的接口业务功能方面有很大的优点,但是大量使用这种静态代理,会使我们系统内的类的规模增大,并且不易维护;并且由于Proxy和RealSubject的功能
本质上是相同的,Proxy只是起到了中介的作用,这种代理在系统中的存在,导致系统结构比较臃肿和松散。
为了解决这个问题,就有了动态地创建Proxy的想法:在运行状态中,需要代理的地方,根据Subject 和RealSubject,动态地创建一个Proxy,用完之后,就会销毁,这样就可以避免了Proxy 角色的class在系统中冗杂的问题了。
下面以一个代理模式实例阐述这一问题:
将车站的售票服务抽象出一个接口TicketService,包含问询,卖票,退票功能,车站类Station实现了TicketService接口,车票代售点StationProxy则实现了代理角色的功能,类图如下所示。
对应的静态的代理模式代码如下所示:
- package com.foo.proxy;
- /**
- * 售票服务接口实现类,车站
- * @author louluan
- */
- public class Station implements TicketService {
- @Override
- public void sellTicket() {
- System.out.println("\n\t售票.....\n");
- }
- @Override
- public void inquire() {
- System.out.println("\n\t问询。。。。\n");
- }
- @Override
- public void withdraw() {
- System.out.println("\n\t退票......\n");
- }
- }
- package com.foo.proxy;
- /**
- * 售票服务接口
- * @author louluan
- */
- public interface TicketService {
- //售票
- public void sellTicket();
- //问询
- public void inquire();
- //退票
- public void withdraw();
- }
- package com.foo.proxy;
- /**
- * 车票代售点
- * @author louluan
- *
- */
- public class StationProxy implements TicketService {
- private Station station;
- public StationProxy(Station station){
- this.station = station;
- }
- @Override
- public void sellTicket() {
- // 1.做真正业务前,提示信息
- this.showAlertInfo("××××您正在使用车票代售点进行购票,每张票将会收取5元手续费!××××");
- // 2.调用真实业务逻辑
- station.sellTicket();
- // 3.后处理
- this.takeHandlingFee();
- this.showAlertInfo("××××欢迎您的光临,再见!××××\n");
- }
- @Override
- public void inquire() {
- // 1做真正业务前,提示信息
- this.showAlertInfo("××××欢迎光临本代售点,问询服务不会收取任何费用,本问询信息仅供参考,具体信息以车站真实数据为准!××××");
- // 2.调用真实逻辑
- station.inquire();
- // 3。后处理
- this.showAlertInfo("××××欢迎您的光临,再见!××××\n");
- }
- @Override
- public void withdraw() {
- // 1。真正业务前处理
- this.showAlertInfo("××××欢迎光临本代售点,退票除了扣除票额的20%外,本代理处额外加收2元手续费!××××");
- // 2.调用真正业务逻辑
- station.withdraw();
- // 3.后处理
- this.takeHandlingFee();
- }
- /*
- * 展示额外信息
- */
- private void showAlertInfo(String info) {
- System.out.println(info);
- }
- /*
- * 收取手续费
- */
- private void takeHandlingFee() {
- System.out.println("收取手续费,打印发票。。。。。\n");
- }
- }
由于我们现在不希望静态地有StationProxy类存在,希望在代码中,动态生成器二进制代码,加载进来。为此,使用Javassist开源框架,在代码中动态地生成StationProxy的字节码:
- package com.foo.proxy;
- import java.lang.reflect.Constructor;
- import javassist.*;
- public class Test {
- public static void main(String[] args) throws Exception {
- createProxy();
- }
- /*
- * 手动创建字节码
- */
- private static void createProxy() throws Exception
- {
- ClassPool pool = ClassPool.getDefault();
- CtClass cc = pool.makeClass("com.foo.proxy.StationProxy");
- //设置接口
- CtClass interface1 = pool.get("com.foo.proxy.TicketService");
- cc.setInterfaces(new CtClass[]{interface1});
- //设置Field
- CtField field = CtField.make("private com.foo.proxy.Station station;", cc);
- cc.addField(field);
- CtClass stationClass = pool.get("com.foo.proxy.Station");
- CtClass[] arrays = new CtClass[]{stationClass};
- CtConstructor ctc = CtNewConstructor.make(arrays,null,CtNewConstructor.PASS_NONE,null,null, cc);
- //设置构造函数内部信息
- ctc.setBody("{this.station=$1;}");
- cc.addConstructor(ctc);
- //创建收取手续 takeHandlingFee方法
- CtMethod takeHandlingFee = CtMethod.make("private void takeHandlingFee() {}", cc);
- takeHandlingFee.setBody("System.out.println(\"收取手续费,打印发票。。。。。\");");
- cc.addMethod(takeHandlingFee);
- //创建showAlertInfo 方法
- CtMethod showInfo = CtMethod.make("private void showAlertInfo(String info) {}", cc);
- showInfo.setBody("System.out.println($1);");
- cc.addMethod(showInfo);
- //sellTicket
- CtMethod sellTicket = CtMethod.make("public void sellTicket(){}", cc);
- sellTicket.setBody("{this.showAlertInfo(\"××××您正在使用车票代售点进行购票,每张票将会收取5元手续费!××××\");"
- + "station.sellTicket();"
- + "this.takeHandlingFee();"
- + "this.showAlertInfo(\"××××欢迎您的光临,再见!××××\");}");
- cc.addMethod(sellTicket);
- //添加inquire方法
- CtMethod inquire = CtMethod.make("public void inquire() {}", cc);
- inquire.setBody("{this.showAlertInfo(\"××××欢迎光临本代售点,问询服务不会收取任何费用,本问询信息仅供参考,具体信息以车站真实数据为准!××××\");"
- + "station.inquire();"
- + "this.showAlertInfo(\"××××欢迎您的光临,再见!××××\");}"
- );
- cc.addMethod(inquire);
- //添加widthraw方法
- CtMethod withdraw = CtMethod.make("public void withdraw() {}", cc);
- withdraw.setBody("{this.showAlertInfo(\"××××欢迎光临本代售点,退票除了扣除票额的20%外,本代理处额外加收2元手续费!××××\");"
- + "station.withdraw();"
- + "this.takeHandlingFee();}"
- );
- cc.addMethod(withdraw);
- //获取动态生成的class
- Class c = cc.toClass();
- //获取构造器
- Constructor constructor= c.getConstructor(Station.class);
- //通过构造器实例化
- TicketService o = (TicketService)constructor.newInstance(new Station());
- o.inquire();
- cc.writeFile("D://test");
- }
- }
上述代码执行过后,会产生StationProxy的字节码,并且用生成字节码加载如内存创建对象,调用inquire()方法,会得到以下结果:
通过上面动态生成的代码,我们发现,其实现相当地麻烦在创造的过程中,含有太多的业务代码。我们使用上述创建Proxy代理类的方式的初衷是减少系统代码的冗杂度,但是上述做法却增加了在动态创建代理类过程中的复杂度:手动地创建了太多的业务代码,并且封装性也不够,完全不具有可拓展性和通用性。如果某个代理类的一些业务逻辑非常复杂,上述的动态创建代理的方式是非常不可取的!
InvocationHandler角色的由来
仔细思考代理模式中的代理Proxy角色。Proxy角色在执行代理业务的时候,无非是在调用真正业务之前或者之后做一些“额外”业务。
有上图可以看出,代理类处理的逻辑很简单:在调用某个方法前及方法后做一些额外的业务。换一种思路就是:在触发(invoke)真实角色的方法之前或者之后做一些额外的业务。那么,为了构造出具有通用性和简单性的代理类,可以将所有的触发真实角色动作交给一个触发的管理器,让这个管理器统一地管理触发。这种管理器就是Invocation
Handler。动态代理模式的结构跟上面的静态代理模式稍微有所不同,多引入了一个InvocationHandler角色。
先解释一下InvocationHandler的作用:
在静态代理中,代理Proxy中的方法,都指定了调用了特定的realSubject中的对应的方法:
在上面的静态代理模式下,Proxy所做的事情,无非是调用在不同的request时,调用触发realSubject对应的方法;更抽象点看,Proxy所作的事情;在Java中 方法(Method)也是作为一个对象来看待了,
动态代理工作的基本模式就是将自己的方法功能的实现交给
InvocationHandler角色,外界对Proxy角色中的每一个方法的调用,Proxy角色都会交给InvocationHandler来处理,而InvocationHandler则调用具体对象角色的方法。如下图所示:
在这种模式之中:代理Proxy 和RealSubject 应该实现相同的功能,这一点相当重要。(我这里说的功能,可以理解为某个类的public方法)
在面向对象的编程之中,如果我们想要约定Proxy 和RealSubject可以实现相同的功能,有两种方式:
a.一个比较直观的方式,就是定义一个功能接口,然后让Proxy 和RealSubject来实现这个接口。
b.还有比较隐晦的方式,就是通过继承。因为如果Proxy 继承自RealSubject,这样Proxy则拥有了RealSubject的功能,Proxy还可以通过重写RealSubject中的方法,来实现多态。
其中JDK中提供的创建动态代理的机制,是以a 这种思路设计的,而cglib 则是以b思路设计的。
JDK的动态代理创建机制----通过接口
比如现在想为RealSubject这个类创建一个动态代理对象,JDK主要会做以下工作:
1. 获取 RealSubject上的所有接口列表;
2. 确定要生成的代理类的类名,默认为:com.sun.proxy.$ProxyXXXX ;3. 根据需要实现的接口信息,在代码中动态创建 该Proxy类的字节码;
4 . 将对应的字节码转换为对应的class 对象;
5. 创建InvocationHandler 实例handler,用来处理Proxy所有方法调用;
6. Proxy 的class对象 以创建的handler对象为参数,实例化一个proxy对象
JDK通过 java.lang.reflect.Proxy包来支持动态代理,一般情况下,我们使用下面的newProxyInstance方法
static Object
newProxyInstance(ClassLoader loader,Class<?>[] interfaces,InvocationHandler h)
返回一个指定接口的代理类实例,该接口可以将方法调用指派到指定的调用处理程序。而对于InvocationHandler,我们需要实现下列的invoke方法:
在调用代理对象中的每一个方法时,在代码内部,都是直接调用了InvocationHandler 的invoke方法,而invoke方法根据代理类传递给自己的method参数来区分是什么方法。
Object
invoke(Object proxy,Method method,Object[] args)
在代理实例上处理方法调用并返回结果。讲的有点抽象,下面通过一个实例来演示一下吧:
JDK动态代理示例
现在定义两个接口Vehicle和Rechargable,Vehicle表示交通工具类,有drive()方法;Rechargable接口表示可充电的(工具),有recharge() 方法;
定义一个实现两个接口的类ElectricCar,类图如下:
通过下面的代码片段,来为ElectricCar创建动态代理类:
- package com.foo.proxy;
- import java.lang.reflect.InvocationHandler;
- import java.lang.reflect.Proxy;
- public class Test {
- public static void main(String[] args) {
- ElectricCar car = new ElectricCar();
- // 1.获取对应的ClassLoader
- ClassLoader classLoader = car.getClass().getClassLoader();
- // 2.获取ElectricCar 所实现的所有接口
- Class[] interfaces = car.getClass().getInterfaces();
- // 3.设置一个来自代理传过来的方法调用请求处理器,处理所有的代理对象上的方法调用
- InvocationHandler handler = new InvocationHandlerImpl(car);
- /*
- 4.根据上面提供的信息,创建代理对象 在这个过程中,
- a.JDK会通过根据传入的参数信息动态地在内存中创建和.class 文件等同的字节码
- b.然后根据相应的字节码转换成对应的class,
- c.然后调用newInstance()创建实例
- */
- Object o = Proxy.newProxyInstance(classLoader, interfaces, handler);
- Vehicle vehicle = (Vehicle) o;
- vehicle.drive();
- Rechargable rechargeable = (Rechargable) o;
- rechargeable.recharge();
- }
- }
- package com.foo.proxy;
- /**
- * 交通工具接口
- * @author louluan
- */
- public interface Vehicle {
- public void drive();
- }
- package com.foo.proxy;
- /**
- * 可充电设备接口
- * @author louluan
- */
- public interface Rechargable {
- public void recharge();
- }
- package com.foo.proxy;
- /**
- * 电能车类,实现Rechargable,Vehicle接口
- * @author louluan
- */
- public class ElectricCar implements Rechargable, Vehicle {
- @Override
- public void drive() {
- System.out.println("Electric Car is Moving silently...");
- }
- @Override
- public void recharge() {
- System.out.println("Electric Car is Recharging...");
- }
- }
- package com.foo.proxy;
- import java.lang.reflect.InvocationHandler;
- import java.lang.reflect.Method;
- public class InvocationHandlerImpl implements InvocationHandler {
- private ElectricCar car;
- public InvocationHandlerImpl(ElectricCar car)
- {
- this.car=car;
- }
- @Override
- public Object invoke(Object paramObject, Method paramMethod,
- Object[] paramArrayOfObject) throws Throwable {
- System.out.println("You are going to invoke "+paramMethod.getName()+" ...");
- paramMethod.invoke(car, null);
- System.out.println(paramMethod.getName()+" invocation Has Been finished...");
- return null;
- }
- }
来看一下代码执行后的结果:
生成动态代理类的字节码并且保存到硬盘中:
JDK提供了sun.misc.ProxyGenerator.generateProxyClass(String proxyName,class[] interfaces) 底层方法来产生动态代理类的字节码:
下面定义了一个工具类,用来将生成的动态代理类保存到硬盘中:
- package com.foo.proxy;
- import java.io.FileOutputStream;
- import java.io.IOException;
- import java.lang.reflect.Proxy;
- import sun.misc.ProxyGenerator;
- public class ProxyUtils {
- /*
- * 将根据类信息 动态生成的二进制字节码保存到硬盘中,
- * 默认的是clazz目录下
- * params :clazz 需要生成动态代理类的类
- * proxyName : 为动态生成的代理类的名称
- */
- public static void generateClassFile(Class clazz,String proxyName)
- {
- //根据类信息和提供的代理类名称,生成字节码
- byte[] classFile = ProxyGenerator.generateProxyClass(proxyName, clazz.getInterfaces());
- String paths = clazz.getResource(".").getPath();
- System.out.println(paths);
- FileOutputStream out = null;
- try {
- //保留到硬盘中
- out = new FileOutputStream(paths+proxyName+".class");
- out.write(classFile);
- out.flush();
- } catch (Exception e) {
- e.printStackTrace();
- } finally {
- try {
- out.close();
- } catch (IOException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- }
- }
- }
现在我们想将生成的代理类起名为“ElectricCarProxy”,并保存在硬盘,应该使用以下语句:
- ProxyUtils.generateClassFile(car.getClass(), "ElectricCarProxy");
这样将在ElectricCar.class 同级目录下产生 ElectricCarProxy.class文件。用反编译工具如jd-gui.exe 打开,将会看到以下信息:
- import com.foo.proxy.Rechargable;
- import com.foo.proxy.Vehicle;
- import java.lang.reflect.InvocationHandler;
- import java.lang.reflect.Method;
- import java.lang.reflect.Proxy;
- import java.lang.reflect.UndeclaredThrowableException;
- /**
- 生成的动态代理类的组织模式是继承Proxy类,然后实现需要实现代理的类上的所有接口,而在实现的过程中,则是通过将所有的方法都交给了InvocationHandler来处理
- */
- public final class ElectricCarProxy extends Proxy
- implements Rechargable, Vehicle
- {
- private static Method m1;
- private static Method m3;
- private static Method m4;
- private static Method m0;
- private static Method m2;
- public ElectricCarProxy(InvocationHandler paramInvocationHandler)
- throws
- {
- super(paramInvocationHandler);
- }
- public final boolean equals(Object paramObject)
- throws
- {
- try
- { // 方法功能实现交给InvocationHandler处理
- return ((Boolean)this.h.invoke(this, m1, new Object[] { paramObject })).booleanValue();
- }
- catch (Error|RuntimeException localError)
- {
- throw localError;
- }
- catch (Throwable localThrowable)
- {
- throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);
- }
- }
- public final void recharge()
- throws
- {
- try
- {
- // 方法功能实现交给InvocationHandler处理
- this.h.invoke(this, m3, null);
- return;
- }
- catch (Error|RuntimeException localError)
- {
- throw localError;
- }
- catch (Throwable localThrowable)
- {
- throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);
- }
- }
- public final void drive()
- throws
- {
- try
- {
- // 方法功能实现交给InvocationHandler处理
- this.h.invoke(this, m4, null);
- return;
- }
- catch (Error|RuntimeException localError)
- {
- throw localError;
- }
- catch (Throwable localThrowable)
- {
- throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);
- }
- }
- public final int hashCode()
- throws
- {
- try
- {
- // 方法功能实现交给InvocationHandler处理
- return ((Integer)this.h.invoke(this, m0, null)).intValue();
- }
- catch (Error|RuntimeException localError)
- {
- throw localError;
- }
- catch (Throwable localThrowable)
- {
- throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);
- }
- }
- public final String toString()
- throws
- {
- try
- {
- // 方法功能实现交给InvocationHandler处理
- return (String)this.h.invoke(this, m2, null);
- }
- catch (Error|RuntimeException localError)
- {
- throw localError;
- }
- catch (Throwable localThrowable)
- {
- throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);
- }
- }
- static
- {
- try
- { //为每一个需要方法对象,当调用相应的方法时,分别将方法对象作为参数传递给InvocationHandler处理
- m1 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("equals", new Class[] { Class.forName("java.lang.Object") });
- m3 = Class.forName("com.foo.proxy.Rechargable").getMethod("recharge", new Class[0]);
- m4 = Class.forName("com.foo.proxy.Vehicle").getMethod("drive", new Class[0]);
- m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode", new Class[0]);
- m2 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("toString", new Class[0]);
- return;
- }
- catch (NoSuchMethodException localNoSuchMethodException)
- {
- throw new NoSuchMethodError(localNoSuchMethodException.getMessage());
- }
- catch (ClassNotFoundException localClassNotFoundException)
- {
- throw new NoClassDefFoundError(localClassNotFoundException.getMessage());
- }
- }
- }
仔细观察可以看出生成的动态代理类有以下特点:1.继承自 java.lang.reflect.Proxy,实现了 Rechargable,Vehicle 这两个ElectricCar实现的接口;
2.类中的所有方法都是final 的;
3.所有的方法功能的实现都统一调用了InvocationHandler的invoke()方法。
cglib 生成动态代理类的机制----通过类继承:
JDK中提供的生成动态代理类的机制有个鲜明的特点是:
某个类必须有实现的接口,而生成的代理类也只能代理某个类接口定义的方法,比如:如果上面例子的ElectricCar实现了继承自两个接口的方法外,另外实现了方法bee()
,则在产生的动态代理类中不会有这个方法了!更极端的情况是:如果某个类没有实现接口,那么这个类就不能同JDK产生动态代理了!幸好我们有cglib。“CGLIB(Code Generation Library),是一个强大的,高性能,高质量的Code生成类库,它可以在运行期扩展Java类与实现Java接口。”
cglib 创建某个类A的动态代理类的模式是:
1. 查找A上的所有非final 的public类型的方法定义;
2. 将这些方法的定义转换成字节码;
3. 将组成的字节码转换成相应的代理的class对象;
4. 实现 MethodInterceptor接口,用来处理 对代理类上所有方法的请求(这个接口和JDK动态代理InvocationHandler的功能和角色是一样的)
一个有趣的例子:定义一个Programmer类,一个Hacker类
- package samples;
- /**
- * 程序猿类
- * @author louluan
- */
- public class Programmer {
- public void code()
- {
- System.out.println("I'm a Programmer,Just Coding.....");
- }
- }
- package samples;
- import java.lang.reflect.Method;
- import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;
- import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;
- /*
- * 实现了方法拦截器接口
- */
- public class Hacker implements MethodInterceptor {
- @Override
- public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args,
- MethodProxy proxy) throws Throwable {
- System.out.println("**** I am a hacker,Let's see what the poor programmer is doing Now...");
- proxy.invokeSuper(obj, args);
- System.out.println("**** Oh,what a poor programmer.....");
- return null;
- }
- }
- package samples;
- import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;
- public class Test {
- public static void main(String[] args) {
- Programmer progammer = new Programmer();
- Hacker hacker = new Hacker();
- //cglib 中加强器,用来创建动态代理
- Enhancer enhancer = new Enhancer();
- //设置要创建动态代理的类
- enhancer.setSuperclass(progammer.getClass());
- // 设置回调,这里相当于是对于代理类上所有方法的调用,都会调用CallBack,而Callback则需要实行intercept()方法进行拦截
- enhancer.setCallback(hacker);
- Programmer proxy =(Programmer)enhancer.create();
- proxy.code();
- }
- }
程序执行结果:
让我们看看通过cglib生成的class文件内容:
- package samples;
- import java.lang.reflect.Method;
- import net.sf.cglib.core.ReflectUtils;
- import net.sf.cglib.core.Signature;
- import net.sf.cglib.proxy.Callback;
- import net.sf.cglib.proxy.Factory;
- import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;
- import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;
- public class ProgrammerEnhancerByCGLIBfa7aa2cd extends Programmer
- implements Factory
- {
- //......省略
- private MethodInterceptor CGLIB$CALLBACK_0; // Enchaner传入的methodInterceptor
- // ....省略
- public final void code()
- {
- MethodInterceptor tmp4_1 = this.CGLIB$CALLBACK_0;
- if (tmp4_1 == null)
- {
- tmp4_1;
- CGLIB$BIND_CALLBACKS(this);//若callback 不为空,则调用methodInterceptor 的intercept()方法
- }
- if (this.CGLIB$CALLBACK_0 != null)
- return;
- //如果没有设置callback回调函数,则默认执行父类的方法
- super.code();
- }
- //....后续省略
- }
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