Detailliertes Verständnis des Beispielcodes für einen dynamischen Java-Proxy

In diesem Artikel werden hauptsächlich relevante Informationen für ein tieferes Verständnis des dynamischen Java-Proxys vorgestellt.

Um den dynamischen Java-Proxy zu verstehen, müssen Sie zunächst verstehen, was ein Proxy ist, und mit ihm vertraut sein mit dem Designmuster. Freunde von müssen wissen, dass es unter den 23 von Gof zusammengefassten Designmustern ein Objekt Strukturmuster namens Proxy gibt. Der Proxy im dynamischen Proxy bezieht sich auf dieses Designmuster .

Meiner Meinung nach sind der sogenannte Agentenmodus und der „Dekorationsmodus“ unter den 23 Designmustern dasselbe. Unter den 23 Designmustern werden sie als zwei Muster angesehen. Im Internet gibt es auch einige Artikel über die Ähnlichkeiten und Unterschiede dieser beiden Muster. Nach der Abstraktion ist es jedoch tatsächlich möglich, die beiden Muster zu unterscheiden Bis zu einem gewissen Grad denke ich, dass diese beiden Muster nicht gleich sind. Das Muster ist genau das gleiche. Wenn Sie also den Proxy-Modus erlernen, beherrschen Sie auch den Dekorationsmodus.

Proxy-Muster

Einfach ausgedrückt besteht das Proxy-Muster darin, ein Objekt zu umschließen. Das nach dem Packen generierte Objekt verfügt über dieselbe Methodenliste wie das ursprüngliche Objekt, jedoch über jede Methode kann eingewickelt werden.

StatischerProxy

Schauen wir uns zunächst einen Code an:

package common;

public class Test {
  static interface Subject{
    void sayHi();
    void sayHello();
  }

  static class SubjectImpl implements Subject{

    @Override
    public void sayHi() {
      System.out.println("hi");
    }

    @Override
    public void sayHello() {
      System.out.println("hello");
    }
  }

  static class SubjectImplProxy implements Subject{
    private Subject target;

    public SubjectImplProxy(Subject target) {
      this.target=target;
    }

    @Override
    public void sayHi() {
      System.out.print("say:");
      target.sayHi();
    }

    @Override
    public void sayHello() {
      System.out.print("say:");
      target.sayHello();
    }
  }

  public static void main(String[] args) {
    Subject subject=new SubjectImpl();
    Subject subjectProxy=new SubjectImplProxy(subject);
    subjectProxy.sayHi();
    subjectProxy.sayHello();
  }
}

Dieser Code definiert zunächst eine SubjectSchnittstelle, die über zwei Methoden verfügt.

Dann wird die SubjectImpl-Klasse definiert, um die Subject-Schnittstelle zu implementieren und zwei ihrer Methoden zu implementieren. Hier gibt es definitiv kein Problem.

Definieren Sie nun eine weitere SubjuectImplProxy-Klasse, die auch die Subject-Schnittstelle implementiert. Der Zweck dieser SubjectImplProxy-Klasse besteht darin, eine Instanz der SubjectImpl-Klasse zu umschließen. Sie definiert intern eine -Variable target, um eine Instanz von SubjectImpl zu speichern. SubjectImplProxy implementiert auch die beiden von der Schnittstelle angegebenen Methoden und ruft in seiner Implementierungsversion die Implementierung von SubjectImpl auf, fügt jedoch seine eigene Verarbeitungslogik hinzu.

Ich glaube, dieser Code ist nicht schwer zu verstehen. Er umschließt SubjectImpl, um dem Ausgabeinhalt ein Präfix hinzuzufügen. Diese Proxy-Methode wird als statischer Proxy bezeichnet.

Dynamischer Proxy

Anhand der obigen Demonstration sind die Mängel des statischen Proxys nicht schwer zu erkennen: Unsere beiden Methoden von SubjectImpl sind auf die gleiche Weise verpackt, aber Sie müssen jedoch dieselbe Verpackungslogik zweimal in SubjectImplProxy schreiben, und wenn die Subject-Schnittstelle in Zukunft neue Methoden hinzufügt, muss SubjectImplProxy auch neue Implementierungen hinzufügen, obwohl SubjectImplProxy möglicherweise alle Methoden gleich umschließt.

Als nächstes ändere ich den statischen Proxy im obigen Beispiel in einen dynamischen Proxy. Schauen wir uns den Unterschied an:

package common;

import java.lang.invoke.MethodHandle;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;

public class Test {
  static interface Subject{
    void sayHi();
    void sayHello();
  }

  static class SubjectImpl implements Subject{

    @Override
    public void sayHi() {
      System.out.println("hi");
    }

    @Override
    public void sayHello() {
      System.out.println("hello");
    }
  }

  static class ProxyInvocationHandler implements InvocationHandler{
    private Subject target;
    public ProxyInvocationHandler(Subject target) {
      this.target=target;
    }

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
      System.out.print("say:");
      return method.invoke(target, args);
    }

  }

  public static void main(String[] args) {
    Subject subject=new SubjectImpl();
    Subject subjectProxy=(Subject) Proxy.newProxyInstance(subject.getClass().getClassLoader(), 
    subject.getClass().getInterfaces(), new ProxyInvocationHandler(subject));
    subjectProxy.sayHi();
    subjectProxy.sayHello();

  }
}

Wenn Sie nur Schauen Sie sich nur die Hauptmethode an. Die zweite Zeile unterscheidet sich vom vorherigen statischen Proxy. Sie generiert auch ein subjectProxy-Proxy-Objekt, aber der generierte Code ist anders. Der statische Proxy erstellt direkt eine Instanz von SubjectImplProxy, während der dynamische Proxy die Methode java.lang.reflect.Proxy.newProxyInstance() aufruft. Schauen wir uns den Quellcode dieser Methode an:

  public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,
                     Class<?>[] interfaces,
                     InvocationHandler h)
    throws IllegalArgumentException
  {
    if (h == null) {
      throw new NullPointerException();
    }

    /*
     * Look up or generate the designated proxy class.
     */
    Class<?> cl = getProxyClass(loader, interfaces);　　//获取代理类的Class

    /*
     * Invoke its constructor with the designated invocation handler.
     */
    try {
      Constructor cons = cl.getConstructor(constructorParams);　　
      //constructorParams是写死的：{ InvocationHandler.class }，上边返回的代理类Class一定是extends Proxy的，而Proxy有一个参数为InvocationHandler的构造函数
      return cons.newInstance(new Object[] { h });　　
      //这里通过构造函数将我们自己定义的InvocationHandler的子类传到代理类的实例里，当我们调用代理类的任何方法时，
      实际上都会调用我们定义的InvocationHandler子类重写的invoke()函数
    } catch (NoSuchMethodException e) {
      throw new InternalError(e.toString());
    } catch (IllegalAccessException e) {
      throw new InternalError(e.toString());
    } catch (InstantiationException e) {
      throw new InternalError(e.toString());
    } catch (InvocationTargetException e) {
      throw new InternalError(e.toString());
    }
  }

Die obige Klasse6b3d0130bba23ae47fe2b8e8cddf0195 cl = getProxyClass(loader, interfaces); Die getProxyClass-Methode heißt:

public static Class<?> getProxyClass(ClassLoader loader,
                     Class<?>... interfaces)
    throws IllegalArgumentException
  {
    if (interfaces.length > 65535) {　　//因为在class文件中，一个类保存的接口数量是用2个字节来表示的，因此java中一个类最多可以实现65535个接口
      throw new IllegalArgumentException("interface limit exceeded");
    }

    Class<?> proxyClass = null;

    /* collect interface names to use as key for proxy class cache */
    String[] interfaceNames = new String[interfaces.length];

    // for detecting duplicates
    Set<Class<?>> interfaceSet = new HashSet<>();
　　　　 //验证interfaces里的接口是否能被类加载器加载，是否是接口，是否有重复的　
    for (int i = 0; i < interfaces.length; i++) {
      /*
       * Verify that the class loader resolves the name of this
       * interface to the same Class object.
       */
      String interfaceName = interfaces[i].getName();
      Class<?> interfaceClass = null;
      try {
        interfaceClass = Class.forName(interfaceName, false, loader);
      } catch (ClassNotFoundException e) {
      }
      if (interfaceClass != interfaces[i]) {
        throw new IllegalArgumentException(
          interfaces[i] + " 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.contains(interfaceClass)) {
        throw new IllegalArgumentException(
          "repeated interface: " + interfaceClass.getName());
      }
      interfaceSet.add(interfaceClass);

      interfaceNames[i] = interfaceName;
    }

    /*
     * Using string representations of the proxy interfaces as
     * keys in the proxy class cache (instead of their Class
     * objects) is sufficient because we require the proxy
     * interfaces to be resolvable by name through the supplied
     * class loader, and it has the advantage that using a string
     * representation of a class makes for an implicit weak
     * reference to the class.
     */
    List<String> key = Arrays.asList(interfaceNames);　　//使用interfaces列表作为key缓存在cache里，也就是实现了相同interfaces的代理类只会创建加载一次

    /*
     * Find or create the proxy class cache for the class loader.
     */
    Map<List<String>, Object> cache;
    synchronized (loaderToCache) {
      cache = loaderToCache.get(loader);
      if (cache == null) {
        cache = new HashMap<>();
        loaderToCache.put(loader, cache);
      }
      /*
       * This mapping will remain valid for the duration of this
       * method, without further synchronization, because the mapping
       * will only be removed if the class loader becomes unreachable.
       */
    }

    /*
     * Look up the list of interfaces in the proxy class cache using
     * the key. This lookup will result in one of three possible
     * kinds of values:
     *   null, if there is currently no proxy class for the list of
     *     interfaces in the class loader,
     *   the pendingGenerationMarker object, if a proxy class for the
     *     list of interfaces is currently being generated,
     *   or a weak reference to a Class object, if a proxy class for
     *     the list of interfaces has already been generated.
     */
　　　　 //看看缓存里有没有，如果有就直接取出来然后return，否则判断根据pendingGenerationMarker判断是否有其它线程正在生成当前的代理类，
　　　　 如果有则cache.wait()等待，如果没有则创建。
    synchronized (cache) {
      /*
       * Note that we need not worry about reaping the cache for
       * entries with cleared weak references because if a proxy class
       * has been garbage collected, its class loader will have been
       * garbage collected as well, so the entire cache will be reaped
       * from the loaderToCache map.
       */
      do {
        Object value = cache.get(key);
        if (value instanceof Reference) {
          proxyClass = (Class<?>) ((Reference) value).get();
        }
        if (proxyClass != null) {
          // proxy class already generated: return it
          return proxyClass;
        } else if (value == pendingGenerationMarker) {
          // proxy class being generated: wait for it
          try {
            cache.wait();
          } catch (InterruptedException e) {
            /*
             * The class generation that we are waiting for should
             * take a small, bounded time, so we can safely ignore
             * thread interrupts here.
             */
          }
          continue;
        } else {
          /*
           * No proxy class for this list of interfaces has been
           * generated or is being generated, so we will go and
           * generate it now. Mark it as pending generation.
           */
          cache.put(key, pendingGenerationMarker);
          break;
        }
      } while (true);
    }
　　　　 //确认要生成的代理类所属的包，如果interfaces里所有接口都是public的，代理类所属包就是默认包；
　　　　 如果有interface不是public，那么所有不是public的interface必须在一个包里否则报错。
    try {
      String proxyPkg = null;   // package to define proxy class in

      /*
       * 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 (int i = 0; i < interfaces.length; i++) {
        int flags = interfaces[i].getModifiers();
        if (!Modifier.isPublic(flags)) {
          String name = interfaces[i].getName();
          int n = name.lastIndexOf(&#39;.&#39;);
          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,
        proxyPkg = "";     // use the unnamed package
      }

      {
        /*
         * Choose a name for the proxy class to generate.
         */
        long num;
        synchronized (nextUniqueNumberLock) {
          num = nextUniqueNumber++;
        }
        String proxyName = proxyPkg + proxyClassNamePrefix + num;　　
        //生成代理类的名字，proxyPkg是上面确定下来的代理类所在的包名，proxyClassNamePrefix是写死的字符串“$Proxy”，
        num是一个全局唯一的long型数字，从0开始累积，每次生成新的代理类就+1，从这里也能看出生成的动态代理类的数量不能超过Long.maxValue
        /*
         * Verify that the class loader hasn&#39;t already
         * defined a class with the chosen name.
         */

        /*
         * Generate the specified proxy class.
         */
        byte[] proxyClassFile = ProxyGenerator.generateProxyClass(
          proxyName, interfaces);　　//生成一个以proxyName为类名的，实现了Interfaces里所有接口的类的字节码
        try {
          proxyClass = defineClass0(loader, proxyName,
            proxyClassFile, 0, proxyClassFile.length);　　//加载生成的类
        } 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());
        }
      }
      // add to set of all generated proxy classes, for isProxyClass
      proxyClasses.put(proxyClass, null);

    } finally {
      /*
       * We must clean up the "pending generation" state of the proxy
       * class cache entry somehow. If a proxy class was successfully
       * generated, store it in the cache (with a weak reference);
       * otherwise, remove the reserved entry. In all cases, notify
       * all waiters on reserved entries in this cache.
       */
　　　　　　　
　　　　　　　//创建成功，则将cache中该key的pendingGenerationMarker替换为实际的代理类的弱引用，否则也要清除pendingGenerationMarker标记；
　　　　　　　不管是否成功，都要执行cache.notifyAll()，让其它要创建相同代理类并且执行了cache.wait()的线程恢复执行。
      synchronized (cache) {
        if (proxyClass != null) {
          cache.put(key, new WeakReference<Class<?>>(proxyClass));
        } else {
          cache.remove(key);
        }
        cache.notifyAll();
      }
    }
    return proxyClass; //最后返回代理类Class
  }

Zu diesem Zeitpunkt haben wir den Java-Quellcode des dynamischen Proxys analysiert, und jetzt ist die Idee sehr klar:

Proxy.newProxyInstance(ClassLoader loader,Class6b3d0130bba23ae47fe2b8e8cddf0195[] interfaces, InvocationHandler h) Methode Einfach ausgedrückt werden die folgenden Vorgänge ausgeführt:

1. Erzeugen Sie einen Bytecode einer Proxy-Klasse, der alle Schnittstellen in den Parameterschnittstellen implementiert und Proxy erbt und dann lädt es mit dem classLoader im Parameter Diese Proxy-Klasse.

2. Verwenden Sie den Konstruktor Proxy(InvocationHandler h) der übergeordneten Klasse der Proxy-Klasse, um eine Instanz der Proxy-Klasse zu erstellen und unsere benutzerdefinierte InvocationHandler-Unterklasse zu übergeben.

3. Geben Sie diese Proxy-Klasseninstanz zurück, da die von uns erstellte Proxy-Klasse alle Schnittstellen in Schnittstellen implementiert (dh die in unserem Programm übergebenen subject.getClass().getInterfaces()), also die zurückgegebenen Die Proxy-Klasse kann in den Subject-Typ umgewandelt werden, um die in der Schnittstelle definierten Methoden aufzurufen.

Jetzt wissen wir, dass der von Proxy.newProxyInstance() zurückgegebene subjectProxy erfolgreich in den Subject-Typ umgewandelt werden kann, um die in der Schnittstelle definierte Methode aufzurufen. Wie wird die Proxy-Klasseninstanz nach dem Aufruf der Methode verarbeitet? Dazu ist ein Blick auf den Quellcode der Proxy-Klasse erforderlich. Aber die Proxy-Klasse wird vom Programm durch dynamisch generierten Bytecode geladen. Wie sieht man den Quellcode an? Es spielt keine Rolle, Sie können System.getProperties().put("sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles","true") zur Hauptmethode hinzufügen, sodass die generierte Proxy-Klassendatei lokal gespeichert wird disk und gab dann Compile zurück, um den Quellcode der Proxy-Klasse zu erhalten:

package common;

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 Test.Subject
{
 private static Method m4;
 private static Method m1;
 private static Method m3;
 private static Method m0;
 private static Method m2;

 static
 {
   try {
     m4 = Class.forName("Test$Subject").getMethod("sayHello", new Class[0]);
     m1 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("equals", new Class[] { Class.forName("java.lang.Object") });
     m3 = Class.forName("Test$Subject").getMethod("sayHi", new Class[0]);
     m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode", new Class[0]);
     m2 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("toString", new Class[0]);
  } catch (Exception e) {
    throw new RuntimeException(e);
  }
 }

 public $Proxy0(InvocationHandler paramInvocationHandler)
 {
  super(paramInvocationHandler);
 }

 public final void sayHello()
 {
  try
  {
   this.h.invoke(this, m4, null);
   return;
  }
  catch (RuntimeException localRuntimeException)
  {
   throw localRuntimeException;
  }
  catch (Throwable localThrowable)
  {
    throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);
  }
 }

 public final boolean equals(Object paramObject)
 {
  try
  {
   return ((Boolean)this.h.invoke(this, m1, new Object[] { paramObject })).booleanValue();
  }
  catch (RuntimeException localRuntimeException)
  {
   throw localRuntimeException;
  }
  catch (Throwable localThrowable)
  {
    throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);
  }
 }

 public final void sayHi()
 {
  try
  {
   this.h.invoke(this, m3, null);
   return;
  }
  catch (RuntimeException localRuntimeException)
  {
   throw localRuntimeException;
  }
  catch (Throwable localThrowable)
  {
    throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);
  }
 }

 public final int hashCode()
 {
  try
  {
   return ((Integer)this.h.invoke(this, m0, null)).intValue();
  }
  catch (RuntimeException localRuntimeException)
  {
   throw localRuntimeException;
  }
  catch (Throwable localThrowable)
  {
    throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);
  }
 }

 public final String toString()
 {
  try
  {
   return (String)this.h.invoke(this, m2, null);
  }
  catch (RuntimeException localRuntimeException)
  {
   throw localRuntimeException;
  }
  catch (Throwable localThrowable)
  {
    throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);
  }
 }
}

我们可以看到代理类内部实现比较简单，在调用每个代理类每个方法的时候，都用反射去调h的invoke方法(也就是我们自定义的InvocationHandler的子类中重写的invoke方法)，用参数传递了代理类实例、接口方法、调用参数列表，这样我们在重写的invoke方法中就可以实现对所有方法的统一包装了。

总结

动态代理相对于静态代理在使用上的优点主要是能够对一个对象的所有方法进行统一包装，而且后期被代理的类添加方法的时候动态代理类不需要改动。

缺点是要求被代理的类必须实现了接口，因为动态代理类在实现的时候继承了Proxy类，java不支持多继承，因此动态代理类只能根据接口来定义方法。

最后动态代理之所以叫做动态代理是因为java在实现动态代理的时候，动态代理类是在运行时动态生成和加载的，相对的，静态代理类和其他普通类一下，在类加载阶段就加载了。

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonDetailliertes Verständnis des Beispielcodes für einen dynamischen Java-Proxy. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!