JDK动态代理源码分析

Wesley13
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JDK动态代理,只能代理接口,为什么呢?我们从一个样例入手。

JDK动态代理样例

一个接口IHello.java:

package com.example.demo.proxy.jdk;

public interface IHello {
    void sayHello(String name);
}

接口实现类HelloImpl.java:

package com.example.demo.proxy.jdk;

public class HelloImpl implements IHello {
    @Override
    public void sayHello(String name) {
        System.out.println("Hello " + name);
    }
}

一个调用处理器MyInvocationHandler.java:

package com.example.demo.proxy.jdk;

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;

public class MyInvocationHandler implements InvocationHandler {

    private Object target;

    public MyInvocationHandler(Object target){
        this.target = target;
    }

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        System.out.println(">>>> Before method invocation");

        // execute the target method
        Object result = method.invoke(target, args);
        System.out.println(">>>> After method invocation");

        // return the original value
        return result;
    }
}

主测试类JdkProxyDemo.java:

package com.example.demo.proxy.jdk;

import java.lang.reflect.Proxy;

/**
 * JDK dynamic proxy demo.
 * Main implementation steps:
 * 1. Implement the java.lang.reflect.InvocationHandler interface
 * 2. Create customized InvocationHandler to receive method calls from interface
 * 3. Create proxy object by Proxy.newProxyInstance()
 * 4. Call method on proxy object
 */
public class JdkProxyDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // Save the generated files during executing this program
        // (class com.misc.ProxyGenerator has logic to use 'saveGeneratedFiles' attribute,
        // open ProxyGenerator class for detail)
        System.getProperties().put("sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles", "true");

        //2. Create customized InvocationHandler to receive method calls from interface
        MyInvocationHandler handler = new MyInvocationHandler(new HelloImpl());

        //3. Create proxy object by Proxy.newProxyInstance()
        IHello hello = (IHello)Proxy.newProxyInstance(IHello.class.getClassLoader(), new Class[]{IHello.class}, handler);

        //4. Call method on proxy object
        hello.sayHello("Doris");

        System.out.println();
    }
}

执行结果:

JDK动态代理源码分析

可以看到,原始的接口实现类HelloImpl的sayHello()方法已经被代理了,在原始逻辑前后分别加入了新的逻辑。

源码分析

接下来从源码的角度分析,其中最重要的是这一句:

IHello hello = (IHello)Proxy.newProxyInstance(IHello.class.getClassLoader(), new Class[]{IHello.class}, handler);

这里调用了java.lang.reflection.Proxy类的方法初始化了一个代理对象:

JDK动态代理源码分析

主要的逻辑就3步:

第1步.  Class<?> cl = getProxyClass0(loader, intfs); 

这一步是根据参数classLoader和指定的interfaces,从缓存中获取代理对象的Class对象,如果缓存中没有,就通过ProxyClassFactory创建:

JDK动态代理源码分析

这里的proxyClassCache是WeakCache类型:

JDK动态代理源码分析

JDK动态代理源码分析

这里的Factory是WeakCache类中的私有内部类:

JDK动态代理源码分析

在Proxy类中创建代理类缓存WeakCache的参数:

JDK动态代理源码分析

来看下ProxyClassFactory中创建代理类过程(apply()方法):

JDK动态代理源码分析

生成代理类的方法ProxyGenerator.generateProxyClass():

JDK动态代理源码分析

注意:这里的参数saveGeneratedFiles是获取的系统属性:

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

在GetBooleanAction类中有个run方法,会通过设置给GetBooleanAction的属性(即这里的sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles)返回一个Boolean值,跟进去可以看到,最终是通过解析System.getProperties()的值返回的:

JDK动态代理源码分析

这就是一开始为了保存生成的代理类文件,通过代码设置这个属性的原因:

System.getProperties().put("sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles", "true"); 

第2步. final Constructor<?> cons = cl.getConstructor(constructorParams);

执行完第1步后,代理类的字节码已经由ProxyClassFactory类生成了,而且已经保存下来,我们打开项目的根目录,找到这个文件:

JDK动态代理源码分析

在IDEA中对它进行反编译:

JDK动态代理源码分析

可以看到,代理类$Proxy0有以下特点:

  • 继承自JDK自带的Proxy类,有一个参数为InvocationHandler的构造函数(这正是这一步需要通过反射来获得的,用于生成代理对象)
  • 覆盖了Object类的toString(), equals()和hashCode()方法,
  • 实现了IHello的sayHello()方法

重点关注实现的sayHello()方法:

super.h.invoke(this, m3, new Object[]{var1});

里面调用了父类Proxy的InvocationHandler对象(属性h)的invoke方法,第一个参数this代表是代理对象本身,第二个参数是IHello.sayHello()方法,第三个参数是sayHello()的参数。

这就是说,代理对象会将sayHello()方法的调用,转发给InvocationHandler.invoke()方法

第3步. return cons.newInstance(new Object[]{h});

用第2步取得的构造器初始化一个代理对象,并将参数InvocationHandler传递给代理对象用于初始化。
上面可以看到,在$Proxy0的构造函数中,将参数传递给了父类Proxy进行初始化。
因此在调用代理对象的sayHello()方法时,实际上此调用会转发给这个InvocationHandler(即前文的MyInvocationHandler)。

=========================分隔线=====================================

了解了动态代理的原理后,现在来重新分析开始的代码:

//2. Create customized InvocationHandler to receive method calls from interface
MyInvocationHandler handler = new MyInvocationHandler(new HelloImpl());

//3. Create proxy object by Proxy.newProxyInstance()
IHello hello = (IHello)Proxy.newProxyInstance(IHello.class.getClassLoader(), new Class[]{IHello.class}, handler);

//4. Call method on proxy object
hello.sayHello("Doris");

2. 我们先创建了一个自定义的代理类MyInvocationHandler(继承自InvocationHandler),然后创建了一个对象handler,handler里面的target是一个HelloImpl对象。
3. 接下来用这个handler创建了一个IHello的代理对象hello。
4. 调用代理对象的sayHello("Doris")方法时,此调用转发给代理对象hello的InvocationHandler(即这里的handler对象)。
在handler执行的时候,调用到了这段代码:

@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
    System.out.println(">>>> Before method invocation");

    // execute the target method
    Object result = method.invoke(target, args);
    System.out.println(">>>> After method invocation");

    // return the original value
    return result;
}

于是有了上述执行结果。

=========================分隔线=====================================

回答开始的问题:为什么JDK动态代理只能代理接口?
因为生成的代理类默认继承了JDK的Proxy类,由于Java是单继承,所以此代理类只能通过实现接口的方式扩展更多的方法,所以只能代理接口了

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源码:https://github.com/wanxiaolong/JavaProxyDemo

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