Javassist实现动态代理
动态代理模式简述:之所以会出现代理这种模式就是因为我们常有这么一种需求:在被代理类的方法调用前后执行一些其它的逻辑,这些逻辑不适合由被代理类来实现,那这些逻辑谁来实现?当然是代理类。那代理类是谁?从哪里来?代理类是我们利用字节码生成工具动态创建的,然后利用反射实例化而得到代理对象。
tips:这篇文章讲的不是动态代理模式的思想而是怎么实现(简单实现)一个和java.lang.reflect.Proxy类相似的类。
按照JDK动态代理的套路来,先定义一个InvocationHandler来给客户端添加代理的逻辑(这个类和JDK中的一模一样):
- package cc.lixiaohui.demo.javassist.proxy;
- import java.lang.reflect.Method;
- /**
- * @author lixiaohui
- * @date 2016年9月27日 下午9:53:59
- *
- */
- public interface InvocationHandler {
- /**
- * 业务逻辑填充
- *
- * @param proxy 生成的代理对象
- * @param method 调用的方法
- * @param args 调用该方法的参数
- * @return 调用该方法的返回值
- * @throws Throwable throws if any exception
- */
- Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable;
- }
接下来是Proxy类,代理类由该类动态生成并且都继承自该类,和JDK的一样,这也是为什么JDK的动态代理只能代理接口而不能代理父类,这里我就按照JDK的套路来,当然理解了这个后要实现代理父类也没什么难度了。Proxy类是怎么生成类的呢?首先代理的是接口,所以先遍历所有接口,再遍历接口的所有方法,为代理类生成与这些方法同签名同返回值的方法,也就是相当于实现(implement)这些接口的方法,至于生成过程具体是怎么样的我们不用管这也是用javassist的好处(字节码是怎么生成的是javassist的事,我们只需要用它的API即可)。
- package cc.lixiaohui.demo.javassist.proxy;
- import java.util.Objects;
- import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
- import javassist.CannotCompileException;
- import javassist.ClassPool;
- import javassist.CtClass;
- import javassist.CtConstructor;
- import javassist.CtField;
- import javassist.CtMethod;
- import javassist.Modifier;
- import javassist.NotFoundException;
- import org.slf4j.Logger;
- import org.slf4j.LoggerFactory;
- import cc.lixiaohui.demo.javassist.proxy.util.CompoundKeyWeakHashMap;
- /**
- * 负责代理类类的生成
- *
- * <ul>
- * 生成的代理类:
- * <li>public final 修饰(和JDK动态代理不同的是:JDK生成的代理类也是final的, 但不一定是public的, 当所代理的接口中有至少一个以上的接口不是public时生成的代理就不是public的)</li>
- *
- * <li>类名以$Proxy为前缀, 后缀为数字, 如cc.lixiaohui.$Proxy0, cc.lixiaohui.$Proxy1...</li>
- *
- * <li>生成的代理类继承自{@link Proxy}</li>
- *
- * <li>生成的代理类所在package只有一种情况下才是确定的: 当所有接口中有且只有一个接口是non-public时.其他情况所在package不确定</li>
- * </ul>
- *
- * @author lixiaohui
- * @date 2016年9月27日 下午9:51:24
- *
- */
- public class Proxy {
- private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(Proxy.class);
- /**
- * 生成的代理类名前缀
- */
- private static final String PROXY_CLASSNAME_PREFIX = "$Proxy";
- /**
- * 类后缀数字生成器
- */
- private static final AtomicInteger SUFFIX_GENERATOR = new AtomicInteger();
- private static final boolean SHOULD_BE_FINAL = true;
- private static final boolean SHOULD_BE_ABSTRACT = false;
- private static final boolean SHOULD_BE_PUBLIC = true;
- protected InvocationHandler invocationHandler;
- /**
- * 弱引用已生成的Class的缓存, ClassLoader和被代理Class都相同时生成的代理Class才是相同的(这个类自己实现的,简单扩展一下java.util.Map就可以实现)
- * <类加载器, 被代理Class, 生成的代理Class>
- */
- private static CompoundKeyWeakHashMap<ClassLoader, Class<?>, Class<?>> proxyClassCache = new CompoundKeyWeakHashMap<ClassLoader, Class<?>, Class<?>>();
- protected Proxy(InvocationHandler invocationHandler) {
- this.invocationHandler = invocationHandler;
- }
- public static Object newProxyInstance(ClassLoader classLoader, Class<?> targetClass, InvocationHandler invocationHandler)
- throws Exception {
- // check not null
- classLoader = Objects.requireNonNull(classLoader, "classLoader cannot be null");
- targetClass = Objects.requireNonNull(targetClass, "targetClass cannot be null");
- invocationHandler = Objects.requireNonNull(invocationHandler, "invocationHandler cannot be null");
- Class<?> proxyClass = proxyClassCache.get(classLoader, targetClass);
- // 有缓存
- if (proxyClass != null) {
- logger.debug("get proxy from cache");
- return proxyClass.getConstructor(InvocationHandler.class).newInstance(invocationHandler);
- }
- // singleton instance of classpool
- ClassPool pool = ClassPool.getDefault();
- //生成代理类的全限定名
- String qualifiedName = generateQualifiedName(targetClass);
- // 创建代理类
- CtClass proxy = pool.makeClass(qualifiedName);
- // 设被代理类继承自Proxy
- setSuperClass(pool, proxy);
- // 获取被代理类的所有接口
- CtClass[] interfaces = pool.get(targetClass.getName()).getInterfaces();
- int methodIndex = 0;
- // 遍历这些接口
- for (CtClass parent : interfaces) {
- proxy.addInterface(parent);
- // 获取该接口的所有方法
- CtMethod[] methods = parent.getDeclaredMethods();
- for (int j = 0; j < methods.length; ++j) {
- CtMethod method = methods[j];
- String fieldSrc = String.format("private static java.lang.reflect.Method method%d = Class.forName(\"%s\").getDeclaredMethods()[%d];"
- , methodIndex, parent.getName(), j);
- logger.debug("field src for method {}: {}", method.getName(), fieldSrc);
- // 生成字段
- CtField ctField = CtField.make(fieldSrc, proxy);
- // 添加字段
- proxy.addField(ctField);
- // 生成对应的Method
- generateMethod(pool, proxy, method, methodIndex);
- ++methodIndex;
- }
- }
- // 设置代理类的类修饰符
- setModifiers(proxy, SHOULD_BE_PUBLIC, SHOULD_BE_FINAL, SHOULD_BE_ABSTRACT);
- // 生成构造方法
- generateConstructor(pool, proxy);
- // 持久化class到硬盘, for use of debug
- proxy.writeFile(".");
- // to java.lang.Class
- proxyClass = proxy.toClass(classLoader, null);
- // 缓存
- proxyClassCache.put(classLoader, targetClass, proxyClass);
- return proxyClass.getConstructor(InvocationHandler.class).newInstance(invocationHandler);
- }
- /**
- * 生成代理类的全限定名
- */
- private static String generateQualifiedName(Class<?> targetClass) throws Exception {
- CtClass theInterface = null;
- for (CtClass parent : ClassPool.getDefault().get(targetClass.getName()).getInterfaces()) {
- if (theInterface == null) {
- theInterface = parent;
- }
- if (!Modifier.isPublic(parent.getModifiers())) {
- theInterface = parent;
- break;
- }
- }
- String name = theInterface.getPackageName() + "." + PROXY_CLASSNAME_PREFIX + SUFFIX_GENERATOR.getAndIncrement();
- return name;
- }
- /**
- * 设置类的修饰符
- */
- private static void setModifiers(CtClass proxy, boolean shouldBePublic, boolean shouldBeFinal, boolean shouldBeAbstract) {
- int modifier = 0;
- modifier = shouldBePublic ? modifier | Modifier.PUBLIC : modifier;
- modifier = shouldBeFinal ? modifier | Modifier.FINAL : modifier;
- modifier = shouldBeAbstract ? modifier | Modifier.ABSTRACT : modifier;
- logger.error(Modifier.toString(modifier));
- proxy.setModifiers(modifier);
- }
- /**
- * 生成构造函数
- */
- 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");
- logger.debug("constructor body for constructor {}: {}", ctConstructor.getName(), methodBodySrc);
- ctConstructor.setBody(methodBodySrc);
- proxy.addConstructor(ctConstructor);
- }
- /**
- * 生成代理方法
- */
- private static void generateMethod(ClassPool pool, CtClass proxy, CtMethod method, int methodIndex) throws NotFoundException, CannotCompileException {
- CtMethod ctMethod = new CtMethod(method.getReturnType(), method.getName(), method.getParameterTypes(), proxy);
- String methodBodySrc = String.format("return super.invocationHandler.invoke(this, method%d, $args);", methodIndex);
- logger.debug("method body for method {}: {}", method.getName(), methodBodySrc);
- ctMethod.setBody(methodBodySrc);
- proxy.addMethod(ctMethod);
- }
- /**
- * 把proxy类的父类设置为Proxy
- *
- */
- private static void setSuperClass(ClassPool pool, CtClass proxy) throws CannotCompileException, NotFoundException {
- proxy.setSuperclass(pool.get(Proxy.class.getName()));
- }
- }
使用测试
使用方式和JDK的没啥区别
先定义两个被代理的接口:
- package cc.lixiaohui.demo.javassist.proxy.example;
- public interface Talkable {
- Object talk(String words) throws Exception;
- }
- package cc.lixiaohui.demo.javassist.proxy.example;
- interface Smileable {
- Object smile() throws Exception;
- }
Person实现上面两接口:
- package cc.lixiaohui.demo.javassist.proxy.example;
- public class Person implements Smileable, Talkable {
- private String name;
- public Person(String name) {
- this.name = name;
- }
- public Object talk(String words) throws Exception {
- System.out.println(name + " says: " + words);
- return words;
- }
- public Object smile() throws Exception {
- System.out.println(name + " start smiling");
- System.out.println(name + " stop smiling");
- return null;
- }
- }
代理逻辑的实现:
- package cc.lixiaohui.demo.javassist.proxy.example;
- import java.lang.reflect.Method;
- import cc.lixiaohui.demo.javassist.proxy.InvocationHandler;
- import cc.lixiaohui.demo.javassist.proxy.Proxy;
- public class JavassistProxyFactory implements InvocationHandler{
- //被代理类的对象
- private Object target;
- public JavassistProxyFactory(Object target) {
- this.target = target;
- }
- /*
- * @see cc.lixiaohui.demo.javassist.proxy.InvocationHandler#invoke(java.lang.Object, java.lang.reflect.Method, java.lang.Object[])
- */
- public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
- System.out.println("------- intercept before --------");
- // 调用原来的方法
- Object result = method.invoke(target, args);
- System.out.println("--------intercept after ---------");
- return result;
- }
- // 获取代理类的对象
- public Object getProxy() throws Exception {
- return Proxy.newProxyInstance(Thread.currentThread().getContextClassLoader(), target.getClass(), this);
- }
- }
测试主程序:
- package cc.lixiaohui.demo.javassist.proxy.example;
- import java.lang.reflect.Modifier;
- import org.junit.Test;
- public class Tester {
- @Test
- public void testJavassist() throws Exception {
- Person person = new Person("小明");
- Object proxy = new JavassistProxyFactory(person).getProxy();
- // System.gc(); // 主动触发gc
- Object proxy1 = new JavassistProxyFactory(person).getProxy();
- ((Talkable) proxy).talk("hello world");
- ((Smileable) proxy).smile();
- System.out.println("package: " + proxy.getClass().getPackage().getName());
- System.out.println("classname: " + proxy.getClass().getName());
- System.out.println("modifiers: " + Modifier.toString(proxy.getClass().getModifiers()));
- System.out.println(proxy.getClass() == proxy1.getClass()); // 测试缓存是否起作用
- }
- }
结果输出:
在 Proxy类中生成代理Class时把这个Class持久化了到硬盘中,通过反编译工具查看生成的代理类的源码:
- /*** Eclipse Class Decompiler plugin, copyright (c) 2016 Chen Chao (cnfree2000@hotmail.com) ***/
- package cc.lixiaohui.demo.javassist.proxy.example;
- import cc.lixiaohui.demo.javassist.proxy.InvocationHandler;
- import cc.lixiaohui.demo.javassist.proxy.Proxy;
- import java.lang.reflect.Method;
- public final class $Proxy0 extends Proxy implements Smileable, Talkable {
- private static Method method0 = java.lang.Class.forName("cc.lixiaohui.demo.javassist.proxy.example.Smileable").getDeclaredMethods()[0];
- private static Method method1 = java.lang.Class.forName("cc.lixiaohui.demo.javassist.proxy.example.Talkable").getDeclaredMethods()[0];
- public Object smile() {
- return this.invocationHandler.invoke(this, method0, new Object[0]);
- }
- public Object talk(String paramString) {
- return this.invocationHandler.invoke(this, method1, new Object[] { paramString });
- }
- public $Proxy0(InvocationHandler paramInvocationHandler) {
- super(paramInvocationHandler);
- }
- }
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