Java动态代理 深度详解(二)
如何使用动态代理？
参照上面的例子，我们可以知道要实现动态代理需要做两方面的工作。
- 首先需要新建一个类，并且这个类必须实现 InvocationHandler 接口。
//杏仁动态代理
public class ApricotHandler implements InvocationHandler{
private Object object;
public ApricotHandler(Object object) {
this.object = object;
}
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
Object result = method.invoke(object, args); //调用真正的蛋糕机做蛋糕
System.out.println("adding apricot...");
return result;
}
}
- 在调用的时候使用 Proxy.newProxyInstance() 方法生成代理类。
public class CakeShop {
public static void main(String[] args) {
//水果蛋糕撒一层杏仁
CakeMachine fruitCakeMachine = new FruitCakeMachine();
ApricotHandler fruitCakeApricotHandler = new ApricotHandler(fruitCakeMachine);
CakeMachine fruitCakeProxy = (CakeMachine) Proxy.newProxyInstance(fruitCakeMachine.getClass().getClassLoader(),
fruitCakeMachine.getClass().getInterfaces(), fruitCakeApricotHandler);
fruitCakeProxy.makeCake();
}
- 最后直接使用生成的代理类调用相关的方法即可。
动态代理的几种实现方式
动态代理其实指的是一种设计模式概念，指的是通过代理来做一些通用的事情，常见的应用有权限系统、日志系统等，都用到了动态代理。
而
Java 动态代理只是动态代理的一种实现方式而已，动态代理还有另外一种实现方式，即
CGLib（Code Generation Library）。
Java 动态代理只能针对实现了接口的类进行拓展，所以细心的朋友会发现我们的代码里有一个叫 MachineCake 的接口。而 CGLib 则没有这个限制，因为 CGLib 是使用继承原有类的方式来实现代理的。
我们还是举个例子来说明
CGLib 是如何实现动态代理的吧。还是前面的例子：我们要做杏仁水果蛋糕、巧克力水果蛋糕、五仁巧克力蛋糕，这时候用代码描述是这样的。
首先我们需要写一个杏仁拦截器类，这个拦截器可以给做好的蛋糕加上杏仁。
public class ApricotInterceptor implements MethodInterceptor {
public Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
methodProxy.invokeSuper(o, objects);
System.out.println("adding apricot...");
return o;
}
}
接着直接让蛋糕店使用 CGLib 提供的工具类做杏仁水果蛋糕：
public class CakeShop {
public static void main(String[] args) {
Enhancer enhancer = new Enhancer();
enhancer.setSuperclass(FruitCakeMachine.class);
enhancer.setCallback(new ApricotInterceptor());
FruitCakeMachine fruitCakeMachine = (FruitCakeMachine) enhancer.create();
fruitCakeMachine.makeCake();
}
}
上面的 enhancer.setSuperClass() 设置需要增强的类，而 enhancer.setCallback() 则设置需要回调的拦截器，即实现了 MethodInterceptor 接口的类。最后最后使用 enhancer.create() 生成了对应的增强类，最后输出结果为：
making a Fruit Cake...
adding apricot...
和我们预期的一样。如果要做一个杏仁巧克力蛋糕，那么直接让蛋糕店利用ApricotHandler 再做一个就可以了，它们的区别只是传入的增强类不同。
public class CakeShop {
public static void main(String[] args) {
Enhancer enhancer = new Enhancer();
enhancer.setSuperclass(ChocolateCakeMachine.class);
enhancer.setCallback(new ApricotInterceptor());
ChocolateCakeMachine chocolateCakeMachine = (ChocolateCakeMachine) enhancer.create();
chocolateCakeMachine.makeCake();
}
}
可以看到，这里传入的增强类是 ChocolateCakeMachine，而不是之前的 FruitCakeMachine。
对比 Java 动态代理和 CGLib 动态代理两种实现方式，你会发现
Java 动态代理适合于那些有接口抽象的类代理，而 CGLib 则适合那些没有接口抽象的类代理。
Java动态代理的原理
从上面的例子我们可以知道，Java 动态代理的入口是从 Proxy.newInstance() 方法中开始的，那么我们就从这个方法开始边剖析源码边理解其原理。
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其实通过这个方法，Java 替我们生成了一个继承了指定接口（CakeMachine）的代理类（ApricotHandler）实例。从
Proxy.newInstance()
的源码我们可以看到首先调用了 getProxyClass0 方法，该方法返回了一个 Class 实例对象，该实例对象其实就是 ApricotHandler 的 Class 对象。接着获取其构造方法对象，最后生成该 Class 对象的实例。其实这里最主要的是 getProxyClass0() 方法，这里面动态生成了 ApricotHandler 的 Class 对象。下面我们就深入到 getProxyClass0() 方法中去了解这里面做了什么操作。
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getProxyClass0() 方法首先是做了一些参数校验，之后从 proxyClassCache 参数中取出 Class 对象。其实 proxyClassCache 是一个 Map 对象，缓存了所有动态创建的 Class 对象。从源码中的注释可以知道，如果从 Map 中取出的对象为空，那么其会调用
ProxyClassFactory
生成对应的 Class 对象。
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在 ProxyClassFactory 类的源码中，最终是调用了
ProxyGenerator.genrateProxyClass()
方法生成了对应的 class 字节码文件。
到这里，我们已经把动态代理的 Java 源代码都解析完了，现在思路就很清晰了。Proxy.newProxyInstance(ClassLoader loader,Class<?>[] interfaces,InvocationHandler h)
方法简单来说执行了以下操作：
- 1、生成一个实现了参数 interfaces 里所有接口且继承了 Proxy 的代理类的字节码，然后用参数里的 classLoader 加载这个代理类。
- 2、使用代理类父类的构造函数 Proxy(InvocationHandler h) 来创造一个代理类的实例，将我们自定义的 InvocationHandler 的子类传入。
- 3、返回这个代理类实例，因为我们构造的代理类实现了 interfaces（也就是我们程序中传入的 fruitCakeMachine.getClass().getInterfaces() 里的所有接口，因此返回的代理类可以强转成 MachineCake 类型来调用接口中定义的方法。
CGLib动态代理的原理
因为 JVM 并不允许在运行时修改原有类，所以所有的动态性都是通过新建类来实现的，上面说到的 Java 动态代理也不例外。所以对于 CGLib 动态代理的原理，其实也是通过动态生成代理类，最后由代理类来完成操作实现的。
对于 CGLib 动态代理的实现，我并没有深入到源码中，而是通过查阅资料了解了其大概的实现原理。
- 首先，我们在使用的时候通过 enhancer.setSuperclass(FruitCakeMachine.class) 传入了需要增加的类，CGLib 便会生成一个继承了改类的代理类。
- 接着，我们通过 enhancer.setCallback(new ApricotInterceptor()) 传入了代理类对象，CGLib 通过组装两个类的结构实现一个静态代理，从而达到具体的目的。
而在 CGLib 生成新类的过程中，其使用的是一个名为 ASM 的东西，它对 Java 的 class 文件进行操作、生成新的 class 文件。如果你对 CGLib 的原理感兴趣，不妨看看这篇文章：从兄弟到父子：动态代理在民间是怎么玩的？
动态代理的应用
动态代理在代码界可是有非常重要的意义，我们开发用到的许多框架都使用到了这个概念。我所知道的就有：Spring AOP、Hibernate、Struts 使用到了动态代理。
- Spring AOP。Spring 最重要的一个特性是 AOP（Aspect Oriented Programming 面向切面编程），利用 Spring AOP 可以快速地实现权限校验、安全校验等公用操作。而 Spring AOP 的原理则是通过动态代理实现的，默认情况下 Spring AOP 会采用 Java 动态代理实现，而当该类没有对应接口时才会使用 CGLib 动态代理实现。
- Hibernate。Hibernate 是一个常用的 ORM 层框架，在获取数据时常用的操作有：get() 和 load() 方法，它们的区别是：get() 方法会直接获取数据，而 load() 方法则会延迟加载，等到用户真的去取数据的时候才利用代理类去读数据库。
- Struts。Struts 现在虽然因为其太多 bug 已经被抛弃，但是曾经用过 Struts 的人都知道 Struts 中的拦截器。拦截器有非常强的 AOP 特性，仔细了解之后你会发现 Struts 拦截器其实也是用动态代理实现的。
总结
我们通过蛋糕店的不同业务场景介绍了静态代理和动态代理的应用，接着重点介绍了动态代理两种实现方式（Java 动态代理、CGLib 动态代理）的使用方法及其实现原理，其中还针对 Java 动态代理的源码进行了简单的分析。最后，我们介绍了动态代理在实际上编程中的应用（Spring AOP、Hibernate、Struts）。
