Javassist实现动态代理(仿JDK动态代理)

鸡汤

 在超凡入圣与无恶不作之间还有第三种抉择,这是所有成熟的成年人都会选择的一条路。因此你会在得失之间求得平衡,两害相权取其轻,尽力将善意放在前面。。
                                         --《肖申克的救赎》

 我们都知道JAVA实现动态代理最常用的两种方式就是JDK动态代理和CGLIB动态代理。

JDK动态代理

 JDK动态代理是基于reflect包下的Proxy类等实现的,只能代理接口方法。

CGLIB动态代理

 CGLIB封装了ASM,通过非常底层的字节码技术织入横切逻辑。CGLIB代理的对象无需实现接口。

Javassist

 相对于ASM直接操作字节码指令,需要使用者掌握Java类字节码文件格式及指令,Javassist提供了更高级的API,执行效率相对较差,但不需要掌握字节码指令的知识。


动态代理的实现

 接下来我们使用Javassist模仿JDK动态代理的实现。以此来了解动态代理的实现原理(JDK和CGLIB在代理类生成的原理上都是差不多的,个人理解)

先看演示效果:

定义接口Move

public interface Move {
    void move();
}

定义类Walk实现Move接口:

public class Walk implements Move {
    @Override
    public void move() {
        System.out.println("I'm Walking");
    }
}

实现自定义接口InvocationHandler

public class DefaultInvocation implements InvocationHandler {
    private Object target;

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

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws InvocationTargetException, IllegalAccessException {
        System.out.println("before invoke ");
        Object obj = method.invoke(target,args);
        System.out.println("after invoke ");
        return obj;
    }
}

代理测试:

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Object proxy = Proxy.newProxyInstance(Walk.class.getClassLoader(),
                Walk.class, new DefaultInvocation(new Walk()));
        ((Move) proxy).move();
    }

}

运行结果:

before invoke 
I'm Walking
after invoke 

我们来看编译后的class文件

image.png

发现程序编译后会生成一个dynagent$Proxy0.class文件,这个文件就是我们动态生成的字节码文件,反编译后如下:

public class dynagent$Proxy0 extends Proxy implements Move {
    private Method method0 = Class.forName("org.liuhao.javassist.dynagent.Move").getDeclaredMethods()[0];

    public void move() {
        Proxy.invocationHandler.invoke(this, this.method0, new Object[0]);
    }

    public dynagent$Proxy0(InvocationHandler var1) {
        super(var1);
    }
}

这便是动态代理的原理了,method0属性实际上就是被代理接口Movemove()方法,动态生成的代理类会生成一个同样的move()方法,当我们调用move()方法时,实际上是调用了invocationHandlerinvoke()方法,由此实现了方法的横切。

通过Javassist组件能够让字节码的织入变得非常的简单,并且拥有更高的可读性。具体的实现如下:

定义接口InvocationHandler

public interface InvocationHandler {
    Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws InvocationTargetException, IllegalAccessException;
}

定义核心代理类Proxy

public class Proxy {

    private static final String PREFIX = "$Proxy";

    private static final AtomicInteger SUFFIX = new AtomicInteger(0);

    protected static InvocationHandler invocationHandler;

    protected Proxy(InvocationHandler invocationHandler) {
        this.invocationHandler = invocationHandler;
    }

    public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class<?> targetClass, InvocationHandler h) throws Exception {
        invocationHandler = h;
        ClassPool pool = ClassPool.getDefault();
        CtClass ctClass = pool.get(targetClass.getName());
        CtClass proxyCls = pool.makeClass(generateName(ctClass));
        int methodIndex = 0;
        CtClass[] interfaces = ctClass.getInterfaces();
        //将Proxy类设置成父类   关键!!!
        proxyCls.setSuperclass(pool.get(Proxy.class.getName()));
        for (int i = 0; i < interfaces.length; i++) {
            CtClass ctInter = interfaces[i];
            proxyCls.addInterface(ctInter);
            CtMethod[] methods = ctInter.getDeclaredMethods();
            for (int j = 0; j < methods.length; j++) {
                String fieldSrc = String.format("private java.lang.reflect.Method method%d = " +
                        "Class.forName(\"%s\").getDeclaredMethods()[%d];", methodIndex, ctInter.getName(), i);
                CtField field = CtField.make(fieldSrc, proxyCls);
                proxyCls.addField(field);
                CtMethod ctMethod = methods[i];
                generateMethod(proxyCls, ctMethod, pool, methodIndex);

            }
            methodIndex++;

        }
        //生成构造函数
        generateConstructor(pool, proxyCls);
        // 持久化class到硬盘
        proxyCls.writeFile(Proxy.class.getResource("/").getPath());

        return proxyCls.toClass(loader, null).getConstructor(InvocationHandler.class).newInstance(invocationHandler);
    }

    private static void generateConstructor(ClassPool pool, CtClass proxy) throws NotFoundException, CannotCompileException {
        CtConstructor ctConstructor = new CtConstructor(new CtClass[]{pool.get(InvocationHandler.class.getName())}, proxy);
        String methodBodySrc = String.format("super(%s);", "$1");
        ctConstructor.setBody(methodBodySrc);
        proxy.addConstructor(ctConstructor);
    }

    /**
     * 生成代理方法
     * 横切的实现
     * @param proxyClass
     * @param ctMethod
     * @param pool
     * @param methodIndex
     */
    private static void generateMethod(CtClass proxyClass, CtMethod ctMethod, ClassPool pool, int methodIndex) throws Exception {
        String body = String.format("super.invocationHandler.invoke(this,method%d,$args);", methodIndex);
        CtMethod method = CtNewMethod.make(ctMethod.getModifiers(), ctMethod.getReturnType(),
                ctMethod.getName(), ctMethod.getParameterTypes(), ctMethod.getExceptionTypes(), body, proxyClass);
        proxyClass.addMethod(method);
    }

    /**
     * 生成全限定代理类名
     *
     * @param ctClass
     * @return
     */
    private static String generateName(CtClass ctClass) {
        String packageName = ctClass.getPackageName();
        return packageName + PREFIX + SUFFIX.getAndIncrement();
    }

到此,我们的动态代理功能就已经全部实现。当然,了解原理之后,要实现无需接口的动态代理也就是很简单的事情了。

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