一般经常做java开发的知道java的代理模式一共有三种，第一种也就是静态代理，这种用法比较简单，没有什么魔法棒，比较好理解，另外两种分别是JDK代理和cglib代理，他们分别是对接口代理和对class类本身进行代理，jdk代理要求类必须实现有一个或者多个接口，对接口进行字节码增强在内存中实现新的class类去反射调用用户target的实现类，这里需要说明的是不管是cglic代理也好还是jdk代理他们在内存中都要占据方法区资源(jdk8 叫原空间)，从而达到代理目的，而cglib代理是对class类本身进行字节码增强配合fastclass来实现代理，关于更多的cglib和jdk代理相关的内容大家可以google搜索一下，网上有很多这里不做再多的说明。下面我们摒弃jdk，和cglib的复杂源码来自己实现一个代理模式，来更深刻的了解一下代理究竟是怎么形成的。
二:java原生jdk代理demo和源码分析
代理模式是指给某一个对象提供一个代理对象，并由代理对象控制对原对象的引用。通俗的来讲代理模式就是我们生活中常见的中介。这种模式有什么用呢？它可以在原对象的基础上增强原对象的功能，比如在原对象调用一个方法的前后进行日志、事务操作等。Spring AOP就使用了代理模式。如何实现代理模式呢？首先来看静态代理。静态代理是指在程序运行前就已经存在的编译好的代理类是为静态代理。实现静态代理有四个步骤：
①定义业务接口；
②被代理类实现业务接口；
③定义代理类并实现业务接口；
④最后便可通过客户端进行调用。（这里可以理解成程序的main方法里的内容）
我们按照这个步骤去实现静态代理。需求：在向数据库添加一个用户时前后打印日志。
②被代理类实现业务接口；
③定义代理类并实现业务接口；
④最后便可通过客户端进行调用。（这里可以理解成程序的main方法里的内容）
我们按照这个步骤去实现静态代理。需求：在向数据库添加一个用户时前后打印日志。
JDK DEMO示例
IUserService.java
public interface IUserService {
void add(String name);
}
UserServiceImpl.java
public class UserServiceImpl implements IUserService{
@Override
public void add(String name) {
System.out.println("数据库中插入： "+name+" 的用户");
}
}
MyInvocationHandler.java
public class MyInvocationHandler implements InvocationHandler {
//被代理对象，Object类型
private Object target;
public MyInvocationHandler(Object target) {
this.target = target;
}
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
System.out.println("准备向数据库中插入数据");
Object returnvalue = method.invoke(target, args);
System.out.println("插入数据库成功");
return returnvalue;
}
}
测试类
public static void main(String[] args) {
IUserService target = new UserServiceImpl();
MyInvocationHandler handler = new MyInvocationHandler(target);
IUserService proxyObject = (IUserService) Proxy.newProxyInstance(DynamicProxyTest.class.getClassLoader(),
target.getClass().getInterfaces(), handler);
proxyObject.add("张玉龙");
}
使用上非常简单、网上demo也很多，不做充分讲解，对jdk代理用法的小伙伴如果还不熟悉这块代码，就先了解一下jdk代理的使用方式，然后在回来继续看下面的源码分析
JDK代理源码深度分析
这部分如果想要更快更好的理解，建议一边对着源码(本文JDK 1.8)，一边看着博客。毕竟自己亲身实践效果才好嘛。
Proxy.newProxyInstance( ClassLoaderloader, Class[] interfaces, InvocationHandler h) 产生了代理对象，所以我们进到 newProxyInstance 的实现：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);
}
}
这段代码核心就是通过
getProxyClass0(loader, intfs)得到代理类的Class对象，然后通过Class对象得到构造方法，进而创建代理对象。下一步看 getProxyClass0这个方法。//此方法也是Proxy类下的方法
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
//意思是：如果代理类被指定的类加载器loader定义了，并实现了给定的接口interfaces，
//那么就返回缓存的代理类对象，否则使用ProxyClassFactory创建代理类。
return proxyClassCache.get(loader, interfaces);
}
这里看到proxyClassCache，有Cache便知道是缓存的意思，正好呼应了前面Look up or generate the designated proxy class。查询（在缓存中已经有）或生成指定的代理类的class对象这段注释。
proxyClassCache是个WeakCache类的对象，调用proxyClassCache.get(loader, interfaces); 可以得到缓存的代理类或创建代理类（没有缓存的情况）。说明WeakCache中有 get这个方法。先看下WeakCache类的定义（这里先只给出变量的定义和构造函数）：
//K代表key的类型，P代表参数的类型，V代表value的类型。
// WeakCache<ClassLoader, Class<?>[], Class<?>> proxyClassCache 说明proxyClassCache存的值是Class<?>对象，正是我们需要的代理类对象。
final class WeakCache<K, P, V> {
private final ReferenceQueue<K> refQueue
= new ReferenceQueue<>();
// the key type is Object for supporting null key
private final ConcurrentMap<Object, ConcurrentMap<Object, Supplier<V>>> map
= new ConcurrentHashMap<>();
private final ConcurrentMap<Supplier<V>, Boolean> reverseMap
= new ConcurrentHashMap<>();
private final BiFunction<K, P, ?> subKeyFactory;
private final BiFunction<K, P, V> valueFactory;
public WeakCache(BiFunction<K, P, ?> subKeyFactory,
BiFunction<K, P, V> valueFactory) {
this.subKeyFactory = Objects.requireNonNull(subKeyFactory);
this.valueFactory = Objects.requireNonNull(valueFactory);
}
其中map变量是实现缓存的核心变量，他是一个双重的Map结构:
(key, sub-key) -> value。其中key是传进来的Classloader进行包装后的对象，sub-key是由WeakCache构造函数传人的 KeyFactory()生成的。value就是产生代理类的对象，是由WeakCache构造函数传人的 ProxyClassFactory()生成的好，大体上说完WeakCache这个类的作用，我们回到刚才
proxyClassCache.get(loader, interfaces);这句代码。get是WeakCache里的方法。源码如下//K和P就是WeakCache定义中的泛型，key是类加载器，parameter是接口类数组
public V get(K key, P parameter) {
//检查parameter不为空
Objects.requireNonNull(parameter);
//清除无效的缓存
expungeStaleEntries();
// cacheKey就是(key, sub-key) -> value里的一级key，
Object cacheKey = CacheKey.valueOf(key, refQueue);
// lazily install the 2nd level valuesMap for the particular cacheKey
//根据一级key得到 ConcurrentMap<Object, Supplier<V>>对象。如果之前不存在，则新建一个ConcurrentMap<Object, Supplier<V>>和cacheKey（一级key）一起放到map中。
ConcurrentMap<Object, Supplier<V>> valuesMap = map.get(cacheKey);
if (valuesMap == null) {
ConcurrentMap<Object, Supplier<V>> oldValuesMap
= map.putIfAbsent(cacheKey,
valuesMap = new ConcurrentHashMap<>());
if (oldValuesMap != null) {
valuesMap = oldValuesMap;
}
}
// create subKey and retrieve the possible Supplier<V> stored by that
// subKey from valuesMap
//这部分就是调用生成sub-key的代码，上面我们已经看过怎么生成的了
Object subKey = Objects.requireNonNull(subKeyFactory.apply(key, parameter));
//通过sub-key得到supplier
Supplier<V> supplier = valuesMap.get(subKey);
//supplier实际上就是这个factory
Factory factory = null;
while (true) {
//如果缓存里有supplier ，那就直接通过get方法，得到代理类对象，返回，就结束了，一会儿分析get方法。
if (supplier != null) {
// supplier might be a Factory or a CacheValue<V> instance
V value = supplier.get();
if (value != null) {
return value;
}
}
// else no supplier in cache
// or a supplier that returned null (could be a cleared CacheValue
// or a Factory that wasn't successful in installing the CacheValue)
// lazily construct a Factory
//下面的所有代码目的就是：如果缓存中没有supplier，则创建一个Factory对象，把factory对象在多线程的环境下安全的赋给supplier。
//因为是在while（true）中，赋值成功后又回到上面去调get方法，返回才结束。
if (factory == null) {
factory = new Factory(key, parameter, subKey, valuesMap);
}
if (supplier == null) {
supplier = valuesMap.putIfAbsent(subKey, factory);
if (supplier == null) {
// successfully installed Factory
supplier = factory;
}
// else retry with winning supplier
} else {
if (valuesMap.replace(subKey, supplier, factory)) {
// successfully replaced
// cleared CacheEntry / unsuccessful Factory
// with our Factory
supplier = factory;
} else {
// retry with current supplier
supplier = valuesMap.get(subKey);
}
}
}
}
所以接下来我们看Factory类中的get方法。
public synchronized V get() { // serialize access
// re-check
Supplier<V> supplier = valuesMap.get(subKey);
//重新检查得到的supplier是不是当前对象
if (supplier != this) {
// something changed while we were waiting:
// might be that we were replaced by a CacheValue
// or were removed because of failure ->
// return null to signal WeakCache.get() to retry
// the loop
return null;
}
// else still us (supplier == this)
// create new value
V value = null;
try {
//代理类就是在这个位置调用valueFactory生成的
//valueFactory就是我们传入的 new ProxyClassFactory()
//一会我们分析ProxyClassFactory()的apply方法
value = Objects.requireNonNull(valueFactory.apply(key, parameter));
} finally {
if (value == null) { // remove us on failure
valuesMap.remove(subKey, this);
}
}
// the only path to reach here is with non-null value
assert value != null;
// wrap value with CacheValue (WeakReference)
//把value包装成弱引用
CacheValue<V> cacheValue = new CacheValue<>(value);
// put into reverseMap
// reverseMap是用来实现缓存的有效性
reverseMap.put(cacheValue, Boolean.TRUE);
// try replacing us with CacheValue (this should always succeed)
if (!valuesMap.replace(subKey, this, cacheValue)) {
throw new AssertionError("Should not reach here");
}
// successfully replaced us with new CacheValue -> return the value
// wrapped by it
return value;
}
}
拨云见日，来到ProxyClassFactory的apply方法，代理类就是在这里生成的。
//这里的BiFunction<T, U, R>是个函数式接口，可以理解为用T，U两种类型做参数，得到R类型的返回值
private static final class ProxyClassFactory
implements BiFunction<ClassLoader, Class<?>[], Class<?>>
{
// prefix for all proxy class names
//所有代理类名字的前缀
private static final String proxyClassNamePrefix = "$Proxy";
// next number to use for generation of unique proxy class names
//用于生成代理类名字的计数器
private static final AtomicLong nextUniqueNumber = new AtomicLong();
@Override
public Class<?> apply(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces) {
Map<Class<?>, Boolean> interfaceSet = new IdentityHashMap<>(interfaces.length);
//验证代理接口，可不看
for (Class<?> intf : interfaces) {
/*
* Verify that the class loader resolves the name of this
* interface to the same Class object.
*/
Class<?> interfaceClass = null;
try {
interfaceClass = Class.forName(intf.getName(), false, loader);
} catch (ClassNotFoundException e) {
}
if (interfaceClass != intf) {
throw new IllegalArgumentException(
intf + " is not visible from class loader");
}
/*
* Verify that the Class object actually represents an
* interface.
*/
if (!interfaceClass.isInterface()) {
throw new IllegalArgumentException(
interfaceClass.getName() + " is not an interface");
}
/*
* Verify that this interface is not a duplicate.
*/
if (interfaceSet.put(interfaceClass, Boolean.TRUE) != null) {
throw new IllegalArgumentException(
"repeated interface: " + interfaceClass.getName());
}
}
//生成的代理类的包名
String proxyPkg = null; // package to define proxy class in
//代理类访问控制符: public ,final
int accessFlags = Modifier.PUBLIC | Modifier.FINAL;
/*
* Record the package of a non-public proxy interface so that the
* proxy class will be defined in the same package. Verify that
* all non-public proxy interfaces are in the same package.
*/
//验证所有非公共的接口在同一个包内；公共的就无需处理
//生成包名和类名的逻辑，包名默认是com.sun.proxy，类名默认是$Proxy 加上一个自增的整数值
//如果被代理类是 non-public proxy interface ，则用和被代理类接口一样的包名
for (Class<?> intf : interfaces) {
int flags = intf.getModifiers();http://jintianxuesha.com/
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");