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動态代理在Java中有着廣泛的應用，比如Spring AOP，Hibernate資料查詢、測試架構的後端mock、RPC，Java注解對象擷取等。靜态代理的代理關系在編譯時就确定了，而動态代理的代理關系是在編譯期确定的。靜态代理實作簡單，适合于代理類較少且确定的情況，而動态代理則給我們提供了更大的靈活性。
今天我們來探讨Java中兩種常見的動态代理方式：JDK原生動态代理和CGLIB動态代理。
JDK原生動态代理
先從直覺的示例說起，假設我們有一個接口Hello和一個簡單實作HelloImp：
// 接口
interface Hello{
String sayHello(String str);
}
// 實作
class HelloImp implements Hello{
@Override
public String sayHello(String str) {
return "HelloImp: " + str;
}
} 這是Java種再常見不過的場景，使用接口制定協定，然後用不同的實作來實作具體行為。假設你已經拿到上述類庫，如果我們想通過日志記錄對sayHello()的調用，使用靜态代理可以這樣做：
// 靜态代理方式
class StaticProxiedHello implements Hello{
...
private Hello hello = new HelloImp();
@Override
public String sayHello(String str) {
logger.info("You said: " + str);
return hello.sayHello(str);
}
} 上例中靜态代理類StaticProxiedHello作為HelloImp的代理，實作了相同的Hello接口。
用Java動态代理可以這樣做：
- 首先實作一個InvocationHandler，方法調用會被轉發到該類的invoke()方法。
- 然後在需要使用Hello的時候，通過JDK動态代理擷取Hello的代理對象。
// Java Proxy
// 1. 首先實作一個InvocationHandler，方法調用會被轉發到該類的invoke()方法。
class LogInvocationHandler implements InvocationHandler{
...
private Hello hello;
public LogInvocationHandler(Hello hello) {
this.hello = hello;
}
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
if("sayHello".equals(method.getName())) {
logger.info("You said: " + Arrays.toString(args));
}
return method.invoke(hello, args);
}
}
// 2. 然後在需要使用Hello的時候，通過JDK動态代理擷取Hello的代理對象。
Hello hello = (Hello)Proxy.newProxyInstance(
getClass().getClassLoader(), // 1. 類加載器
new Class<?>[] {Hello.class}, // 2. 代理需要實作的接口，可以有多個
new LogInvocationHandler(new HelloImp()));// 3. 方法調用的實際處理者
System.out.println(hello.sayHello("I love you!")); 運作上述代碼輸出結果：
上述代碼的關鍵是Proxy.newProxyInstance(ClassLoader loader, Class[] interfaces, InvocationHandler handler)方法，該方法會根據指定的參數動态建立代理對象。三個參數的意義如下：
- loader，指定代理對象的類加載器；
- interfaces，代理對象需要實作的接口，可以同時指定多個接口；
- handler，方法調用的實際處理者，代理對象的方法調用都會轉發到這裡（*注意1）。
newProxyInstance()會傳回一個實作了指定接口的代理對象，對該對象的所有方法調用都會轉發給InvocationHandler.invoke()方法。了解上述代碼需要對Java反射機制有一定了解。動态代理神奇的地方就是：
- 代理對象是在程式運作時産生的，而不是編譯期；
- 對代理對象的所有接口方法調用都會轉發到InvocationHandler.invoke()方法，在invoke()方法裡我們可以加入任何邏輯，比如修改方法參數，加入日志功能、安全檢查功能等；之後我們通過某種方式執行真正的方法體，示例中通過反射調用了Hello對象的相應方法，還可以通過RPC調用遠端方法。
如果對JDK代理後的對象類型進行深挖，可以看到如下資訊：
# Hello代理對象的類型資訊
class=class jdkproxy.$Proxy0
superClass=class java.lang.reflect.Proxy
interfaces:
interface jdkproxy.Hello
invocationHandler=jdkproxy.LogInvocationHandler@a09ee92 代理對象的類型是jdkproxy.$Proxy0，這是個動态生成的類型，類名是形如$ProxyN的形式；父類是java.lang.reflect.Proxy，所有的JDK動态代理都會繼承這個類；同時實作了Hello接口，也就是我們接口清單中指定的那些接口。擴充：Java面試題内容聚合
如果你還對jdkproxy.$Proxy0具體實作感興趣，它大緻長這個樣子：
// JDK代理類具體實作
public final class $Proxy0 extends Proxy implements Hello
{
...
public $Proxy0(InvocationHandler invocationhandler)
{
super(invocationhandler);
}
...
@Override
public final String sayHello(String str){
...
return super.h.invoke(this, m3, new Object[] {str});// 将方法調用轉發給invocationhandler
...
}
...
} 這些邏輯沒什麼複雜之處，但是他們是在運作時動态産生的，無需我們手動編寫。更多詳情，可參考:
Java動态代理為我們提供了非常靈活的代理機制，但Java動态代理是基于接口的，如果對象沒有實作接口我們該如何代理呢？CGLIB登場。
CGLIB動态代理
CGLIB(Code Generation Library)是一個基于ASM的位元組碼生成庫，它允許我們在運作時對位元組碼進行修改和動态生成。CGLIB通過繼承方式實作代理。
來看示例，假設我們有一個沒有實作任何接口的類HelloConcrete：
public class HelloConcrete {
public String sayHello(String str) {
return "HelloConcrete: " + str;
}
} 因為沒有實作接口該類無法使用JDK代理，通過CGLIB代理實作如下：
- 首先實作一個MethodInterceptor，方法調用會被轉發到該類的intercept()方法。
- 然後在需要使用HelloConcrete的時候，通過CGLIB動态代理擷取代理對象。
// CGLIB動态代理
// 1. 首先實作一個MethodInterceptor，方法調用會被轉發到該類的intercept()方法。
class MyMethodInterceptor implements MethodInterceptor{
...
@Override
public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {
logger.info("You said: " + Arrays.toString(args));
return proxy.invokeSuper(obj, args);
}
}
// 2. 然後在需要使用HelloConcrete的時候，通過CGLIB動态代理擷取代理對象。
Enhancer enhancer = new Enhancer();
enhancer.setSuperclass(HelloConcrete.class);
enhancer.setCallback(new MyMethodInterceptor());
HelloConcrete hello = (HelloConcrete)enhancer.create();
System.out.println(hello.sayHello("I love you!")); 上述代碼中，我們通過CGLIB的Enhancer來指定要代理的目标對象、實際處理代理邏輯的對象，最終通過調用create()方法得到代理對象，對這個對象所有非final方法的調用都會轉發給MethodInterceptor.intercept()方法，在intercept()方法裡我們可以加入任何邏輯，比如修改方法參數，加入日志功能、安全檢查功能等；
通過調用MethodProxy.invokeSuper()方法，我們将調用轉發給原始對象，具體到本例，就是HelloConcrete的具體方法。CGLIG中MethodInterceptor的作用跟JDK代理中的InvocationHandler很類似，都是方法調用的中轉站。
如果對CGLIB代理之後的對象類型進行深挖，可以看到如下資訊：
# HelloConcrete代理對象的類型資訊
class=class cglib.HelloConcrete$$EnhancerByCGLIB$$e3734e52
superClass=class lh.HelloConcrete
interfaces:
interface net.sf.cglib.proxy.Factory
invocationHandler=not java proxy class 我們看到使用CGLIB代理之後的對象類型是cglib.HelloConcrete$$EnhancerByCGLIB$$e3734e52，這是CGLIB動态生成的類型；父類是HelloConcrete，印證了CGLIB是通過繼承實作代理；同時實作了net.sf.cglib.proxy.Factory接口，這個接口是CGLIB自己加入的，包含一些工具方法。
注意，既然是繼承就不得不考慮final的問題。我們知道final類型不能有子類，是以CGLIB不能代理final類型，遇到這種情況會抛出類似如下異常：
java.lang.IllegalArgumentException: Cannot subclass final class cglib.HelloConcrete
同樣的，final方法是不能重載的，是以也不能通過CGLIB代理，遇到這種情況不會抛異常，而是會跳過final方法隻代理其他方法。
如果你還對代理類cglib.HelloConcrete$$EnhancerByCGLIB$$e3734e52具體實作感興趣，它大緻長這個樣子：
// CGLIB代理類具體實作
public class HelloConcrete$$EnhancerByCGLIB$$e3734e52
extends HelloConcrete
implements Factory
{
...
private MethodInterceptor CGLIB$CALLBACK_0; // ~~
...
public final String sayHello(String paramString)
{
...
MethodInterceptor tmp17_14 = CGLIB$CALLBACK_0;
if (tmp17_14 != null) {
// 将請求轉發給MethodInterceptor.intercept()方法。
return (String)tmp17_14.intercept(this,
CGLIB$sayHello$0$Method,
new Object[] { paramString },
CGLIB$sayHello$0$Proxy);
}
return super.sayHello(paramString);
}
...
} 上述代碼我們看到，當調用代理對象的sayHello()方法時，首先會嘗試轉發給MethodInterceptor.intercept()方法，如果沒有MethodInterceptor就執行父類的sayHello()。這些邏輯沒什麼複雜之處，但是他們是在運作時動态産生的，無需我們手動編寫。
更多關于CGLIB的介紹可以參考：
結語
本文介紹了Java兩種常見動态代理機制的用法和原理，JDK原生動态代理是Java原生支援的，不需要任何外部依賴，但是它隻能基于接口進行代理；CGLIB通過繼承的方式進行代理，無論目标對象有沒有實作接口都可以代理，但是無法處理final的情況。
動态代理是Spring AOP(Aspect Orient Programming, 面向切面程式設計)的實作方式，了解動态代理原理，對了解Spring AOP大有幫助。
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原文釋出時間：2020-04-12
本文作者：CarpenterLee
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