Java 动态代理原理图解 (附:2种实现方式详细对比)

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Java 动态代理原理图解 (附:2种实现方式详细对比)

动态代理在 Java 中有着广泛的应用,例如:Spring AOP 面向切面编程,Hibernate 数据查询、以及 RPC Dubbo 远程调用等,都有非常多的实际应用@mikechen

目录

Java 动态代理原理

按照代理的创建时期,代理类可以分为两种:

Java 动态代理原理图解 (附:2种实现方式详细对比)

  • 静态代理:由程序员创建或特定工具自动生成源代码,再对其编译,在程序运行前,代理类的 .class 文件就已经存在了。
  • 动态代理:在程序运行时,可以运用反射机制动态创建代理类的 .class 文件。

动态代理类与静态代理类最主要的不同点是:代理类的字节码不是在程序运行前生成的,而是在程序运行时再虚拟机中程序自动创建的。

动态代理的实现方式很多。例如:JDK 自身提供的动态代理,就利用了上面提到的反射机制。除了反射,动态代理还可以通过 CGLib 来实现,而 CGLib 是基于 ASM(一个 Java 字节码操作框架)而非反射实现的。

简单来说,动态代理是一种行为方式,而 反射ASM 只是它的一种实现手段而已。

本文我主要详解 Java 动态代理的 2 种主流现方式:JDK 原生动态代理CGLib

Java 动态代理原理图解 (附:2种实现方式详细对比)

JDK 原生动态代理

JDK Proxy 动态代理的实现无需引用第三方类,只需要实现 InvocationHandler 接口,重写 invoke() 方法即可,整个实现代码如下所示:、

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
 
/**
* JDK Proxy 相关示例
*/
public class ProxyExample {
static interface Car {
void running();
}
 
static class Bus implements Car {
@Override
public void running() {
System.out.println("The bus is running.");
}
}
 
static class Taxi implements Car {
@Override
public void running() {
System.out.println("The taxi is running.");
}
}
 
/**
* JDK Proxy
*/
static class JDKProxy implements InvocationHandler {
private Object target; // 代理对象
 
// 获取到代理对象
public Object getInstance(Object target) {
this.target = target;
// 取得代理对象
return Proxy.newProxyInstance(target.getClass().getClassLoader(),
target.getClass().getInterfaces(), this);
}
 
/**
* 执行代理方法
* @param proxy 代理对象
* @param method 代理方法
* @param args 方法的参数
* @return
* @throws InvocationTargetException
* @throws IllegalAccessException
*/
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
throws InvocationTargetException, IllegalAccessException {
System.out.println("动态代理之前的业务处理.");
Object result = method.invoke(target, args); // 执行调用方法(此方法执行前后,可以进行相关业务处理)
return result;
}
}
 
public static void main(String[] args) {
// 执行 JDK Proxy
JDKProxy jdkProxy = new JDKProxy();
Car carInstance = (Car) jdkProxy.getInstance(new Taxi());
carInstance.running();

Java 动态代理原理图解 (附:2种实现方式详细对比)Java 动态代理原理图解 (附:2种实现方式详细对比)

以上程序的执行结果是:

动态代理之前的业务处理。

 The taxi is running.

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可以看出, JDK Proxy 实现动态代理的核心是实现 Invocation 接口,我们查看 Invocation 的源码,会发现里面其实只有一个 invoke() 方法,源码如下:

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

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这是因为在动态代理中有一个重要的角色,也就是代理器,它用于统一管理被代理的对象,显然 InvocationHandler 就是这个代理器。而 invoke() 方法,则是触发代理的执行方法,我们通过实现 Invocation 接口来拥有动态代理的能力。

CGLib 动态代理实现

CGLIB (Code Generation Library) 是一个基于 ASM 的字节码生成库,它允许我们在运行时对字节码进行修改、和动态生成 CGLIB 通过继承方式实现代理。

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在使用 CGLib 之前,我们要先在项目中引入 CGLib 框架,在 pom.xml 中添加如下配置

<dependency>
<groupId>cglib</groupId>
<artifactId>cglib</artifactId>
<version>3.3.0</version>
</dependency>

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CGLib 的实现代码:

package com.mikechen.proxydemo;
 
import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;
import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;
import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;
 
import java.lang.reflect.Method;
 
public class CGLibExample {
 
static class Car {
public void running() {
System.out.println("The car is running.");
}
}
 
/**
* CGLib 代理类
*/
static class CGLibProxy implements MethodInterceptor {
private Object target; // 代理对象
 
public Object getInstance(Object target) {
this.target = target;
Enhancer enhancer = new Enhancer();
// 设置父类为实例类
enhancer.setSuperclass(this.target.getClass());
// 回调方法
enhancer.setCallback(this);
// 创建代理对象
return enhancer.create();
}
 
@Override
public Object intercept(Object o, Method method,
Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
System.out.println("方法调用前业务处理.");
Object result = methodProxy.invokeSuper(o, objects); // 执行方法调用
return result;
}
}
 
// 执行 CGLib 的方法调用
public static void main(String[] args) {
// 创建 CGLib 代理类
CGLibProxy proxy = new CGLibProxy();
// 初始化代理对象
Car car = (Car) proxy.getInstance(new Car());
// 执行方法
car.running();

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以上程序的执行结果是:

方法调用前业务处理。

The car is running.

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可以看出:

CGLib 和 JDK Proxy 的实现代码比较类似,都是通过实现代理器的接口,再调用某一个方法完成动态代理的。

唯一不同的是,CGLib 在初始化被代理类时,是通过 Enhancer 对象把代理对象设置为被代理类的子类,来实现动态代理的。

因此,被代理类不能被关键字 final 修饰,如果被 final 修饰,再使用 Enhancer 设置父类时会报错,动态代理的构建会失败。

JDK 动态代理与 CGLib 的区别

1.  JDK 动态代理具体实现原理

  • 通过实现 InvocationHandler 接口,创建自己的调用处理器;
  • 通过为 Proxy 类指定 ClassLoader 对象和一组 interface ,来创建动态代理;
  • 通过反射机制获取动态代理类的构造函数,其唯一参数类型就是调用处理器接口类型;
  • 通过构造函数创建动态代理类实例,构造时调用处理器对象作为参数参入。

2.  CGLib 动态代理

CGLib 是一个强大、高性能的 Code 生产类库,可以实现运行期动态扩展 java 类,Spring 在运行期间通过 CGlib 继承要被动态代理的类,重写父类的方法,实现 AOP 面向切面编程。

3.  两者对比

  • JDK 动态代理是面向接口的。
  • CGLib 动态代理是通过字节码底层继承要代理类来实现(如果被代理类被 final 关键字所修饰,会失败)。

4.  性能对比

  • CGLib 所创建的动态代理对象,在实际运行时候的性能要比 JDK 动态代理高不少,有研究表明,大概要高出10倍;
  • CGLib 在创建对象的时候所花费的时间,比 JDK 动态代理要多很多,有研究表明,大概要高出8倍。

因此,对于 singleton 的代理对象或者具有实例池的代理,因为无需频繁的创建代理对象,更适合采用 CGLib 动态代理,反之,则比较适用 JDK 动态代理。

以上,是关于 Java 动态代理原理、以及动态代理2 种实现方式的解析。

希望有所帮助,谢谢【关注+点赞+转发】支持。

作者简介

陈睿 | mikechen , 10年+大厂架构经验,「mikechen 的互联网架构」系列文章作者,专注于互联网架构技术。

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