深入了解Jdk动态代理

jdk动态代理提供了一种Java动态扩展机制,可以让我们在无须更改目标源码的情况下进行扩展,在这套机制下最重要的两个组件Proxy 和 InvocationHandler 。下面我们看段代码

public interface GoodService {

    String sayHello(String name);

}
public class GoodServiceImpl implements GoodService {
    @Override
    public String sayHello(String name) {
        return name + " 你好";
    }
}


public class ControllerProxy implements InvocationHandler {

    private GoodService goodService;

    public ControllerProxy(GoodService goodService) {
        this.goodService = goodService;
    }

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        System.out.println("before");
//        goodService = (GoodService) proxy;
        Object value = method.invoke(goodService,args);
        System.out.println("after");
        return value;
    }
}
public class GoodClient {


    /**
     *
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args){

        GoodService goodService = new GoodServiceImpl();

        ControllerProxy proxy = new ControllerProxy(goodService);
        GoodService gs = (GoodService) Proxy.newProxyInstance(proxy.getClass().getClassLoader(),goodService.getClass().getInterfaces(),proxy);
        String dd = gs.sayHello("张三");
        System.out.println(dd);

 }

}

我们重点看一下ControllerProxy 和 GoodClient 发现整个环节中我们没有发现在哪里调用invoke方法?,而且invoke方法中的proxy貌似有点多余,这里面是否存在什么关系?
通过debug跟踪,发现invoke 方法中的proxy对象是GoodService的实例,但是跟GoodServiceImpl 没有任何关系,进一步验证发现proxy对应的实例对象是com.sun.proxy.$Proxy0,这个类是哪里来的?
通过查看Proxy.newProxyInstance 源码发现端倪

public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,
                                          Class<?>[] interfaces,
                                          InvocationHandler h)
        throws IllegalArgumentException
    {
        Objects.requireNonNull(h);

        final Class<?>[] intfs = interfaces.clone();
        final SecurityManager sm = System.getSecurityManager();
        if (sm != null) {
            checkProxyAccess(Reflection.getCallerClass(), loader, intfs);
        }
   
        /*
         * Look up or generate the designated proxy class.
         */
        Class<?> cl = getProxyClass0(loader, intfs);
    
        /*
         * Invoke its constructor with the designated invocation handler.
         */
        try {
            if (sm != null) {
                checkNewProxyPermission(Reflection.getCallerClass(), cl);
            }

            final Constructor<?> cons = cl.getConstructor(constructorParams);
            final InvocationHandler ih = h;
            if (!Modifier.isPublic(cl.getModifiers())) {
                AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<Void>() {
                    public Void run() {
                        cons.setAccessible(true);
                        return null;
                    }
                });
            }
            return cons.newInstance(new Object[]{h});
        } catch (IllegalAccessException|InstantiationException e) {
            throw new InternalError(e.toString(), e);
        } catch (InvocationTargetException e) {
            Throwable t = e.getCause();
            if (t instanceof RuntimeException) {
                throw (RuntimeException) t;
            } else {
                throw new InternalError(t.toString(), t);
            }
        } catch (NoSuchMethodException e) {
            throw new InternalError(e.toString(), e);
        }
    }

    private static void checkNewProxyPermission(Class<?> caller, Class<?> proxyClass) {
        SecurityManager sm = System.getSecurityManager();
        if (sm != null) {
            if (ReflectUtil.isNonPublicProxyClass(proxyClass)) {
                ClassLoader ccl = caller.getClassLoader();
                ClassLoader pcl = proxyClass.getClassLoader();

                // do permission check if the caller is in a different runtime package
                // of the proxy class
                int n = proxyClass.getName().lastIndexOf('.');
                String pkg = (n == -1) ? "" : proxyClass.getName().substring(0, n);

                n = caller.getName().lastIndexOf('.');
                String callerPkg = (n == -1) ? "" : caller.getName().substring(0, n);

                if (pcl != ccl || !pkg.equals(callerPkg)) {
                    sm.checkPermission(new ReflectPermission("newProxyInPackage." + pkg));
                }
            }
        }
    }

其中下面行代码暴露出问题的根源来了

/*
* Look up or generate the designated proxy class.
*/
Class<?> cl = getProxyClass0(loader, intfs);

原来com.sun.proxy.$Proxy0 这个类是通过这个方法动态生成的

/**
     * Generate a proxy class.  Must call the checkProxyAccess method
     * to perform permission checks before calling this.
     */
    private static Class<?> getProxyClass0(ClassLoader loader,
                                           Class<?>... interfaces) {
        if (interfaces.length > 65535) {
            throw new IllegalArgumentException("interface limit exceeded");
        }

        // If the proxy class defined by the given loader implementing
        // the given interfaces exists, this will simply return the cached copy;
        // otherwise, it will create the proxy class via the ProxyClassFactory
        return proxyClassCache.get(loader, interfaces);
    }

可能有的朋友会说没看到生成类的代码啊,其实秘密就在proxyClassCache这个变量上面,查找一下发现这个变量是静态变量早已经被实例化

/**
     * a cache of proxy classes
     */
    private static final WeakCache<ClassLoader, Class<?>[], Class<?>>
        proxyClassCache = new WeakCache<>(new KeyFactory(), new ProxyClassFactory());

我们重点看看一下这个ProxyClassFactory这个类

/**
     * A factory function that generates, defines and returns the proxy class given
     * the ClassLoader and array of interfaces.
     */
    private static final class ProxyClassFactory
        implements BiFunction<ClassLoader, Class<?>[], Class<?>>
    {
        // prefix for all proxy class names
        private static final String proxyClassNamePrefix = "$Proxy";

        // next number to use for generation of unique proxy class names
        private static final AtomicLong nextUniqueNumber = new AtomicLong();

        @Override
        public Class<?> apply(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces) {

            Map<Class<?>, Boolean> interfaceSet = new IdentityHashMap<>(interfaces.length);
            for (Class<?> intf : interfaces) {
                /*
                 * Verify that the class loader resolves the name of this
                 * interface to the same Class object.
                 */
                Class<?> interfaceClass = null;
                try {
                    interfaceClass = Class.forName(intf.getName(), false, loader);
                } catch (ClassNotFoundException e) {
                }
                if (interfaceClass != intf) {
                    throw new IllegalArgumentException(
                        intf + " is not visible from class loader");
                }
                /*
                 * Verify that the Class object actually represents an
                 * interface.
                 */
                if (!interfaceClass.isInterface()) {
                    throw new IllegalArgumentException(
                        interfaceClass.getName() + " is not an interface");
                }
                /*
                 * Verify that this interface is not a duplicate.
                 */
                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;

            /*
             * Record the package of a non-public proxy interface so that the
             * proxy class will be defined in the same package.  Verify that
             * all non-public proxy interfaces are in the same package.
             */
            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");
                    }
                }
            }

            if (proxyPkg == null) {
                // if no non-public proxy interfaces, use com.sun.proxy package
                proxyPkg = ReflectUtil.PROXY_PACKAGE + ".";
            }

            /*
             * Choose a name for the proxy class to generate.
             */
            long num = nextUniqueNumber.getAndIncrement();
            String proxyName = proxyPkg + proxyClassNamePrefix + num;

            /*
             * Generate the specified proxy class.
             */
            byte[] proxyClassFile = ProxyGenerator.generateProxyClass(
                proxyName, interfaces, accessFlags);
            try {
                return defineClass0(loader, proxyName,
                                    proxyClassFile, 0, proxyClassFile.length);
            } catch (ClassFormatError e) {
                /*
                 * A ClassFormatError here means that (barring bugs in the
                 * proxy class generation code) there was some other
                 * invalid aspect of the arguments supplied to the proxy
                 * class creation (such as virtual machine limitations
                 * exceeded).
                 */
                throw new IllegalArgumentException(e.toString());
            }
        }
    }

这个类拿到classloader和代理的接口,判断接口的包名以及和修饰符,然后自己组装并生成一个新的类最后defineClass0这个native方法加载到虚拟机中,至此我们找到问题的根源为什么invoke方法中proxy对象是com.sun.proxy.Proxy0 以及是它是怎么产生的 好了我们开始解决第一个问题invoke方式是什么时候调用的?其实要解决这个疑问必须要搞清楚Proxy0 是怎么来的,上面我已经解释来Proxy0 是怎么来的,那么我们来看看Proxy0类的代码

import com.zdnst.boot.ctl.GoodService;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
import java.lang.reflect.UndeclaredThrowableException;

public final class Proxy0 extends Proxy implements GoodService {
    private static Method m1;
    private static Method m3;
    private static Method m2;
    private static Method m0;

    public Proxy0(InvocationHandler var1) throws  {
        super(var1);
    }

    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);
        }
    }

    public final String sayHello(String var1) throws  {
        try {
            return (String)super.h.invoke(this, m3, 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)).intValue();
        } catch (RuntimeException | Error var2) {
            throw var2;
        } catch (Throwable var3) {
            throw new UndeclaredThrowableException(var3);
        }
    }

    static {
        try {
            m1 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("equals", new Class[]{Class.forName("java.lang.Object")});
            m3 = Class.forName("com.zdnst.boot.ctl.GoodService").getMethod("sayHello", new Class[]{Class.forName("java.lang.String")});
            m2 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("toString", new Class[0]);
            m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode", new Class[0]);
        } catch (NoSuchMethodException var2) {
            throw new NoSuchMethodError(var2.getMessage());
        } catch (ClassNotFoundException var3) {
            throw new NoClassDefFoundError(var3.getMessage());
        }
    }
}

很明显sayHello 已经在Proxy0 中定义了,Proxy.newProxyInstance返回的对象其实就是Proxy0 只不过做了一个强制类型转换,通过Proxy0 的代码可以看到我们调用sayHello 方法其实就是调用的invoke方法,那么这里也就解释清楚了 最后附上获取Proxy0 类的方法,方法调用后在工程的跟路径下会找到class类,然后反编译一下就可以查看源码

public void createClass(Class clazz) throws IOException {

        byte[]classFile = ProxyGenerator.generateProxyClass("Proxy0",clazz.getInterfaces());

        File file =new File("./Proxy0.class");

        FileOutputStream fos =new FileOutputStream(file);

        fos.write(classFile);

        fos.flush();

        fos.close();

    }
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