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JDK动态代理过程原理及手写实现

java 来源:互联网 作者:佚名 发布时间:2022-09-12 08:02:35 人浏览
摘要

JDK动态代理的过程 JDK动态代理采用字节重组,重新生成对象来替代原始对象,以达到动态代理的目的。 JDK中有一个规范,在ClassPath下只要是$开头的.class文件,一般都是自动生成的。

JDK动态代理的过程

JDK动态代理采用字节重组,重新生成对象来替代原始对象,以达到动态代理的目的。

JDK中有一个规范,在ClassPath下只要是$开头的.class文件,一般都是自动生成的。

要实现JDK动态代理生成对象,首先得弄清楚JDK动态代理的过程。

1.获取被代理对象的引用,并且使用反射获取它的所有接口。

2.JDK动态代理类重新生成一个新的类,同时新的类要实现被代理类实现的所有接口。

3.动态生成Java代码,新添加的业务逻辑方法由一定的逻辑代码调用。

4.编译新生成的Java代码(.class文件)。

5.重新加载到VM中运行。

手写实现JDK动态代理

JDK动态代理功能非常强大, 接下来就模仿JDK动态代理实现一个属于自己的动态代理。

创建MyInvocationHandler接口

参考JDK动态代理的InvocationHandler 接口,创建属于自己的MyInvocationHandler接口

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public interface MyInvocationHandler {

    Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable;

}

创建MyClassLoader类加载器

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public class MyClassLoader extends ClassLoader {

    private File classPathFile;

    public MyClassLoader() {

        String classPath = MyClassLoader.class.getResource("").getPath();

        this.classPathFile = new File(classPath);

    }

    @Override

    protected Class<?> findClass(String name) {

        String className = MyClassLoader.class.getPackage().getName() + "." + name;

        if (classPathFile != null) {

            File classFile = new File(classPathFile, name.replaceAll("\\.", "/") + ".class");

            if (classFile.exists()) {

                FileInputStream in = null;

                ByteArrayOutputStream out = null;

                try {

                    in = new FileInputStream(classFile);

                    out = new ByteArrayOutputStream();

                    byte[] buff = new byte[1024];

                    int len;

                    while ((len = in.read(buff)) != -1) {

                        out.write(buff, 0, len);

                    }

                    return defineClass(className, out.toByteArray(), 0, out.size());

                } catch (Exception e) {

                    e.printStackTrace();

                }

            }

        }

        return null;

    }

}

创建代理类

创建的代理类是整个JDK动态代理的核心

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public class MyProxy {

    // 回车、换行符

    public static final String ln = "\r\n";

    /**

     * 重新生成一个新的类,并实现被代理类实现的所有接口

     *

     * @param classLoader       类加载器

     * @param interfaces        被代理类实现的所有接口

     * @param invocationHandler

     * @return 返回字节码重组以后的新的代理对象

     */

    public static Object newProxyInstance(MyClassLoader classLoader, Class<?>[] interfaces, MyInvocationHandler invocationHandler) {

        try {

            // 动态生成源代码.java文件

            String sourceCode = generateSourceCode(interfaces);

            // 将源代码写入到磁盘中

            String filePath = MyProxy.class.getResource("").getPath();

            File f = new File(filePath + "$Proxy0.java");

            FileWriter fw = new FileWriter(f);

            fw.write(sourceCode);

            fw.flush();

            fw.close();

            // 把生成的.java文件编译成.class文件

            JavaCompiler compiler = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();

            StandardJavaFileManager manage = compiler.getStandardFileManager(null, null, null);

            Iterable iterable = manage.getJavaFileObjects(f);

            JavaCompiler.CompilationTask task = compiler.getTask(null, manage, null, null, null, iterable);

            task.call();

            manage.close();

            // 编译生成的.class文件加载到JVM中来

            Class proxyClass = classLoader.findClass("$Proxy0");

            Constructor c = proxyClass.getConstructor(MyInvocationHandler.class);

            //删除生成的.java文件

            f.delete();

            // 返回字节码重组以后的新的代理对象

            return c.newInstance(invocationHandler);

        } catch (Exception e) {

            e.printStackTrace();

        }

        return null;

    }

    /**

     * 动态生成源代码.java文件

     *

     * @param interfaces 被代理类实现的所有接口

     * @return .java文件的源代码

     */

    private static String generateSourceCode(Class<?>[] interfaces) {

        StringBuffer sb = new StringBuffer();

        sb.append(MyProxy.class.getPackage() + ";" + ln);

        sb.append("import " + interfaces[0].getName() + ";" + ln);

        sb.append("import java.lang.reflect.*;" + ln);

        sb.append("public class $Proxy0 implements " + interfaces[0].getName() + "{" + ln);

        sb.append("MyInvocationHandler invocationHandler;" + ln);

        sb.append("public $Proxy0(MyInvocationHandler invocationHandler) { " + ln);

        sb.append("this.invocationHandler = invocationHandler;");

        sb.append("}" + ln);

        for (Method m : interfaces[0].getMethods()) {

            Class<?>[] params = m.getParameterTypes();

            StringBuffer paramNames = new StringBuffer();

            StringBuffer paramValues = new StringBuffer();

            StringBuffer paramClasses = new StringBuffer();

            for (int i = 0; i < params.length; i++) {

                Class clazz = params[i];

                String type = clazz.getName();

                String paramName = toLowerFirstCase(clazz.getSimpleName());

                paramNames.append(type + " " + paramName);

                paramValues.append(paramName);

                paramClasses.append(clazz.getName() + ".class");

                if (i > 0 && i < params.length - 1) {

                    paramNames.append(",");

                    paramClasses.append(",");

                    paramValues.append(",");

                }

            }

            sb.append("public " + m.getReturnType().getName() + " " + m.getName() + "(" + paramNames + ") {" + ln);

            sb.append("try{" + ln);

            sb.append("Method m = " + interfaces[0].getName() + ".class.getMethod(\"" + m.getName() + "\",new Class[]{" + paramClasses + "});" + ln);

            sb.append((hasReturnValue(m.getReturnType()) ? "return " : "") + getCaseCode("this.invocationHandler.invoke(this,m,new Object[]{" + paramClasses + "})", m.getReturnType()) + ";" + ln);

            sb.append("}catch(Error ex) { }");

            sb.append("catch(Throwable e){" + ln);

            sb.append("throw new UndeclaredThrowableException(e);" + ln);

            sb.append("}");

            sb.append(getReturnEmptyCode(m.getReturnType()));

            sb.append("}");

        }

        sb.append("}" + ln);

        return sb.toString();

    }

    /**

     * 定义返回类型

     */

    private static Map<Class, Class> mappings = new HashMap<Class, Class>();

    /**

     * 初始化一些返回类型

     */

    static {

        mappings.put(int.class, Integer.class);

        mappings.put(Integer.class, Integer.class);

        mappings.put(double.class, Double.class);

        mappings.put(Double.class, Double.class);

    }

    private static String getReturnEmptyCode(Class<?> returnClass) {

        if (mappings.containsKey(returnClass)) {

            if (returnClass.equals(int.class) || returnClass.equals(Integer.class)) {

                return "return 0;";

            } else if (returnClass.equals(double.class) || returnClass.equals(Double.class)) {

                return "return 0.0;";

            } else {

                return "return 0;";

            }

        } else if (returnClass == void.class) {

            return "";

        } else {

            return "return null;";

        }

    }

    /**

     * 判断返回值类型

     *

     * @param code

     * @param returnClass

     * @return

     */

    private static String getCaseCode(String code, Class<?> returnClass) {

        if (mappings.containsKey(returnClass)) {

            // ((java.lang.Double) this.invocationHandler.invoke(this, m, new Object[]{})).doubleValue();

            String re = "((" + mappings.get(returnClass).getName() + ")" + code + ")." + returnClass.getSimpleName().toLowerCase() + "Value()";

            return re;

        }

        return code;

    }

    /**

     * 判断代理接口的方法的返回值是否为void

     *

     * @param clazz 方法的返回值类型

     * @return

     */

    private static boolean hasReturnValue(Class<?> clazz) {

        return clazz != void.class;

    }

    /**

     * 参数首字母小写

     *

     * @param src

     * @return

     */

    private static String toLowerFirstCase(String src) {

        char[] chars = src.toCharArray();

        if (chars[0] >= 'A' && chars[0] <= 'Z') {

            chars[0] += 32;

        }

        return String.valueOf(chars);

    }

    /**

     * 首字母大写

     *

     * @param src

     * @return

     */

    private static String toUpperFirstCase(String src) {

        char[] chars = src.toCharArray();

        if (chars[0] >= 'a' && chars[0] <= 'z') {

            chars[0] -= 32;

        }

        return String.valueOf(chars);

    }

}

使用自定义动态代理类

创建接口

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public interface IUser {

    void shopping();

    Double expenses();

}

创建被代理接口

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public class User implements IUser {

    @Override

    public void shopping() {

        System.out.println("user shopping....");

    }

    @Override

    public Double expenses() {

        return 50.5;

    }

}

创建代理接口

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public class UseProxy implements MyInvocationHandler {

    private Object target;

    public Object myJDKProxy(Object target){

        this.target = target;

        Class&lt;?&gt; clazz =  target.getClass();

        return MyProxy.newProxyInstance(new MyClassLoader(),clazz.getInterfaces(),this);

    }

    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {

        System.out.println("代理user,执行shopping()开始...");

        Object result = method.invoke(this.target, args);

        System.out.println("代理user,执行shopping()结束...");

        return result;

    }

}

客户端调用

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public static void main(String[] args) {

    UseProxy useProxy = new UseProxy();

    IUser user = (IUser) useProxy.myJDKProxy(new User());

    user.shopping();

    System.out.println(user.expenses());

}

执行结果

代理user,执行shopping()开始...
user shopping....
代理user,执行shopping()结束...
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代理user,执行shopping()开始...
代理user,执行shopping()结束...
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50.5

生成源代码

查看生产的Java文件源代码

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package cn.ybzy.demo.proxy.proxy;

import cn.ybzy.demo.proxy.client.IUser;

import java.lang.reflect.*;

public class $Proxy0 implements cn.ybzy.demo.proxy.client.IUser{

MyInvocationHandler invocationHandler;

public $Proxy0(MyInvocationHandler invocationHandler) {

this.invocationHandler = invocationHandler;}

public java.lang.Double expenses() {

try{

Method m = cn.ybzy.demo.proxy.client.IUser.class.getMethod("expenses",new Class[]{});

return ((java.lang.Double)this.invocationHandler.invoke(this,m,new Object[]{})).doubleValue();

}catch(Error ex) { }catch(Throwable e){

throw new UndeclaredThrowableException(e);

}return 0.0;}public void shopping() {

try{

Method m = cn.ybzy.demo.proxy.client.IUser.class.getMethod("shopping",new Class[]{});

this.invocationHandler.invoke(this,m,new Object[]{});

}catch(Error ex) { }catch(Throwable e){

throw new UndeclaredThrowableException(e);

}}}


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原文链接 : https://juejin.cn/post/7140519841558954021
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