动态代理
动态代理
概述
动态代理是在不断的需求变更中，逐渐过渡到具有代理能力和动态性的模式。为什么需要代理呢？找代理当然是为了完成我们想要完成的事。比如说想访问国外的网站，可以通过代理服务器将请求转发给目的主机，再将响应返回给客户端，如果能命中缓存还能更快一些。。总的来说，代理可以更加专业的处理问题，而作为被代理的对象可以更专注于做自己的事情。
说到代理不可避免要把静态代理和动态代理作比较，基本上静态代理能做的动态代理也能做。静态代理需要对每一个目标类都编写一个代理类，如果当前系统有成百上千的类，那么工作量是很大的。在这种场景下就要引出动态代理。动态代理就是在程序运行的过程中，动态生成代理类对象。动态代理实现了原有对象的增强，最关键的一点是，不用修改已经编写好的代码。。另外动态代理很灵活，也就是当这个需求改变时，可以删除或者修改这部分的代理，不会对原有的代码产生影响。
JDK原生动态代理
JDK动态代理一般依靠两个核心类实现，分别是InvocationHandler和Proxy
InvocationHandler是一个接口，该接口中定义了一个抽象方法invoke()，invoke方法需要接收三个参数，分别是代理类对象，Method对象，参数数组。Proxy主要的两个静态方法，getProxyClass得到一个代理类和newProxyInstance返回一个代理类对象。
动态代理的实现
public interface Message {
void sendMsg();
}
public class MessageImpl implements Message{
@Override
public void sendMsg() {
System.out.println("jdk 实现动态代理");
}
}
public class MyInvocationHandler implements InvocationHandler {
private Message message;
public MyInvocationHandler(Message message){
this.message = message;
}
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
System.out.println("before agent........");
Object obj = method.invoke(message, args);
System.out.println("after agent.........");
return obj;
}
}
public class DynamicAgentTest {
public static void main(String[] args) {
MessageImpl message = new MessageImpl();
Message o = (Message) Proxy.newProxyInstance(message.getClass().getClassLoader(),
message.getClass().getInterfaces(),
new MyInvocationHandler(message));
o.sendMsg();
}
}
动态代理的原理分析
从表面上看，当代理类对象调用自己内部的方法时，会自动跳转到InvocationHandler对象的invoke方法去执行。invoke方法可以实现对真实对象方法调用的增强。
代理对象调用方法时为什么会到自定义的InvocationHandler执行invoke方法呢？
代理对象是通过Proxy的静态方法newProxyInstance()创建的，那newProxyInstance中到底发生了什么事呢？
@CallerSensitive
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);
}
//动态代理最核心的方法
Class<?> cl = getProxyClass0(loader, intfs);
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);
}
}
newProxyInstance()返回持有InvocationHandler实例对象的代理类对象，关键的一步getProxyClass0()怎么得到Class对象
private static Class<?> getProxyClass0(ClassLoader loader,
Class<?>... interfaces) {
if (interfaces.length > 65535) {
throw new IllegalArgumentException("interface limit exceeded");
}
//Class对象可以由ProxyClassFactory直接创建，或者在缓存中获取
return proxyClassCache.get(loader, interfaces);
}
private static final WeakCache<ClassLoader, Class<?>[], Class<?>>
proxyClassCache = new WeakCache<>(new KeyFactory(), new ProxyClassFactory());
如果给定接口的代理类已经存在，那么返回副本，否则，通过ProxyClassFactory创建代理类。proxyClassCache是关键的变量，Class对象的获取直接和proxyClassCache相关，所以单独谈谈这个属性。proxyClassCache作为Proxy类的静态私有域，在Proxy类被加载时生成全局唯一的WeakCache实例。proxyClass不直接存储，它内部定义了一个私有的成员变量map，map类型是ConcurrentMap<Object, ConcurrentMap<Object, Supplier
final class WeakCache<K, P, V> {
public V get(K key, P parameter) {
Objects.requireNonNull(parameter);
//清除过期的缓存
expungeStaleEntries();
//cacheKey作为一级缓存的键。当key被回收时，cacheKey会加入到refQueue，用于清除过期缓存。
Object cacheKey = CacheKey.valueOf(key, refQueue);
ConcurrentMap<Object, Supplier<V>> valuesMap = map.get(cacheKey);
if (valuesMap == null) {
//缓存为空，通过CAS方式放入数据
ConcurrentMap<Object, Supplier<V>> oldValuesMap
= map.putIfAbsent(cacheKey,
valuesMap = new ConcurrentHashMap<>());
if (oldValuesMap != null) {
valuesMap = oldValuesMap;
}
}
Object subKey = Objects.requireNonNull(subKeyFactory.apply(key, parameter));
Supplier<V> supplier = valuesMap.get(subKey);
Factory factory = null;
while (true) {
if (supplier != null) {
//supplier可能是Factory实例或CacheValue的实例
//Factory.get()调用ProxyClassFactory创建value
//CacheValue.get()调用了Reference.get()返回缓存中的value
V value = supplier.get();
if (value != null) {
return value;
}
}
// 懒加载
if (factory == null) {
factory = new Factory(key, parameter, subKey, valuesMap);
}
//CAS存入工厂
if (supplier == null) {
supplier = valuesMap.putIfAbsent(subKey, factory);
if (supplier == null) {
supplier = factory;
}
} else {
if (valuesMap.replace(subKey, supplier, factory)) {
supplier = factory;
} else {
supplier = valuesMap.get(subKey);
}
}
}
}
Factory可以理解为包装工厂。
private final class Factory implements Supplier<V> {
public synchronized V get() {
//双重检查
Supplier<V> supplier = valuesMap.get(subKey);
// 是否被其他线程修改
if (supplier != this) {
return null;
}
V value = null;
try {
//ProxyClassFactory提供Class实例
value = Objects.requireNonNull(valueFactory.apply(key, parameter));
} finally {
if (value == null) {
valuesMap.remove(subKey, this);
}
}
assert value != null;
CacheValue<V> cacheValue = new CacheValue<>(value);
// 到了这里表示Factory的任务已经完成，这时候二级缓存的value一定要替换为cacheValue
if (valuesMap.replace(subKey, this, cacheValue)) {
//将cacheValue标记为有效缓存
reverseMap.put(cacheValue, Boolean.TRUE);
} else {
throw new AssertionError("Should not reach here");
}
return value;
}
}
}
ProxyClassFactory是Proxy的内部类，生产真实Class对象。
private static final class ProxyClassFactory
implements BiFunction<ClassLoader, Class<?>[], Class<?>>
{
private static final String proxyClassNamePrefix = "$Proxy";
//唯一标记代理类
private static final AtomicLong nextUniqueNumber = new AtomicLong();
@Override
public Class<?> apply(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces) {
Map<Class<?>, Boolean> interfaceSet = new IdentityHashMap<>(interfaces.length);
for (Class<?> intf : interfaces) {
Class<?> interfaceClass = null;
try {
interfaceClass = Class.forName(intf.getName(), false, loader);
} catch (ClassNotFoundException e) {
}
if (interfaceClass != intf) {
throw new IllegalArgumentException(
intf + " is not visible from class loader");
}
if (!interfaceClass.isInterface()) {
throw new IllegalArgumentException(
interfaceClass.getName() + " is not an interface");
}
if (interfaceSet.put(interfaceClass, Boolean.TRUE) != null) {
throw new IllegalArgumentException(
"repeated interface: " + interfaceClass.getName());
}
}
String proxyPkg = null;
int accessFlags = Modifier.PUBLIC | Modifier.FINAL;
for (Class<?> intf : interfaces) {
int flags = intf.getModifiers();
if (!Modifier.isPublic(flags)) {
accessFlags = Modifier.FINAL;
String name = intf.getName();
int n = name.lastIndexOf('.');
String pkg = ((n == -1) ? "" : name.substring(0, n + 1));
if (proxyPkg == null) {
proxyPkg = pkg;
} else if (!pkg.equals(proxyPkg)) {
throw new IllegalArgumentException(
"non-public interfaces from different packages");
}
}
}
if (proxyPkg == null) {
//proxyPkg = com.sun.proxy.
proxyPkg = ReflectUtil.PROXY_PACKAGE + ".";
}
// 原子操作
long num = nextUniqueNumber.getAndIncrement();
//proxyName = com.sun.proxy.$Proxy0
String proxyName = proxyPkg + proxyClassNamePrefix + num;
byte[] proxyClassFile = ProxyGenerator.generateProxyClass(
proxyName, interfaces, accessFlags);
try {
return defineClass0(loader, proxyName,
proxyClassFile, 0, proxyClassFile.length);
} catch (ClassFormatError e) {
throw new IllegalArgumentException(e.toString());
}
}
}
ProxyGenerator.generateProxyClass(proxyName, interfaces, accessFlags)最终生成代理类对象。
该方法生成的字节码类比如下
import agent.dynamic_agent_JDK.Message;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
import java.lang.reflect.UndeclaredThrowableException;
public final class ProxyMessage extends Proxy implements Message {
private static Method m1;
private static Method m3;
private static Method m2;
private static Method m0;
public ProxyMessage(InvocationHandler var1) throws {
super(var1);
}
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);
}
}
/*
* 代理对象调用sendMsg(),再进一步通过反射执行传入的InvocationHandler对象中的invoke()
*
*/
public final void sendMsg() throws {
try {
super.h.invoke(this, m3, (Object[])null);
} catch (RuntimeException | Error var2) {
throw var2;
} catch (Throwable var3) {
throw new UndeclaredThrowableException(var3);
}
}
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);
}
}
static {
try {
m1 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("equals", Class.forName("java.lang.Object"));
m3 = Class.forName("agent.dynamic_agent_JDK.Message").getMethod("sendMsg");
m2 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("toString");
m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode");
} catch (NoSuchMethodException var2) {
throw new NoSuchMethodError(var2.getMessage());
} catch (ClassNotFoundException var3) {
throw new NoClassDefFoundError(var3.getMessage());
}
}
}
总结：
JDK动态代理使用二级缓存存放代理类，以减少代理类的重复构建以及快速获取代理类。由类加载器进一步包装成的cacheKey作为一级缓存的索引，cacheKey是弱引用实例，用来描述可用但不必要的对象，这些对象在内存溢出之前可被标记第二次垃圾回收。描述的对象被回收，cacheKey就会加入到引用队列中，在请求创建class对象前都会通过引用队列清除过期的缓存。由接口包装的Key作为二级缓存的索引，由class对象包装的CacheValue作为二级缓存的值，在cacheValue的创建过程通过双端检索机制保证线程安全问题。
浙公网安备 33010602011771号