Java动态代理的原理

Java动态代理机制的出现，使得 Java 开发人员不用手工编写代理类，只要简单地指定一组接口及委托类对象，便能动态地获得代理类。（推荐：java视频教程）

代理类会负责将所有的方法调用分派到委托对象上反射执行，在分派执行的过程中，开发人员还可以按需调整委托类对象及其功能，这是一套非常灵活有弹性的代理框架。下面我们开始动态代理的学习。

动态代理的简要说明

在java的动态代理机制中，有两个重要的类或接口，一个是 InvocationHandler(Interface)、另一个则是 Proxy(Class)。

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一、 InvocationHandler(interface)的描述：

InvocationHandler is the interface implemented by the invocation handler of a proxy instance. 

Each proxy instance has an associated invocation handler. When a method is invoked on a proxy instance, the method invocation is encoded and dispatched to the invoke method of its invocation handler.

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每一个动态代理类都必须要实现InvocationHandler这个接口，并且每个代理类的实例都关联到了一个handler，当我们通过代理对象调用 一个方法的时候，这个方法的调用就会被转发为由InvocationHandler这个接口的 invoke 方法来进行调用。我们来看看InvocationHandler这个接口的唯一一个方法 invoke 方法：

Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable

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这个方法接收三个参数和返回一个Object类型，它们分别代表的意思如下：

proxy： 指代我们所代理的那个真实对象

method： 指代的是我们所要调用真实对象的方法的Method对象

args： 指代的是调用真实对象某个方法时接受的参数

返回的Object是指真实对象方法的返回类型，以上会在接下来的例子中加以深入理解。

the value to return from the method invocation on the proxy instance.

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二、 Proxy(Class)的描述：

Proxy provides static methods for creating dynamic proxy classes and instances, and it is also the superclass of all dynamic proxy classes created by those methods.

Proxy这个类的作用就是用来动态创建一个代理对象。我们经常使用的是newProxyInstance这个方法：

public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class>[] interfaces,  InvocationHandler h)  throws IllegalArgumentException

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 参数的理解：

// 一个ClassLoader对象，定义了由哪个ClassLoader对象来对生成的代理对象进行加载
loader - the class loader to define the proxy class  
// 一个Interface对象的数组，表示的是我将要给我需要代理的对象提供一组什么接口
interfaces - the list of interfaces for the proxy class to implement 
// 一个InvocationHandler对象，表示的是当我这个动态代理对象在调用方法的时候，会关联到哪一个InvocationHandler对象上
h - the invocation handler to dispatch method invocations to

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返回结果的理解： 一个代理对象的实例

a proxy instance with the specified invocation handler of a proxy class that is defined by the specified class loader and that implements the specified interfaces 

简单的Java代理

我们创建一个Java项目用于对动态代理的测试与理解，项目结构如下：

一、 先定义一个接口Interface，添加两个方法。

package com.huhx.proxy;

public interface Interface {
    void getMyName();

    String getNameById(String id);
}

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二、 定义一个真实的实现上述接口的类，RealObject：

package com.huhx.proxy;

public class RealObject implements Interface {
    @Override
    public void getMyName() {
        System.out.println("my name is huhx");
    }

    @Override
    public String getNameById(String id) {
        System.out.println("argument id: " + id);
        return "huhx";
    }
}

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三、 定义一个代理对象，也实现了上述的Interface接口：

package com.huhx.proxy;

public class SimpleProxy implements Interface {
    private Interface proxied;

    public SimpleProxy(Interface proxied) {
        this.proxied = proxied;
    }

    @Override
    public void getMyName() {
        System.out.println("proxy getmyname");
        proxied.getMyName();
    }

    @Override
    public String getNameById(String id) {
        System.out.println("proxy getnamebyid");
        return proxied.getNameById(id);
    }
}

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四、 SimpleMain在Main方法中，测试上述的结果：

package com.huhx.proxy;

public class SimpleMain {
    private static void consume(Interface iface) {
        iface.getMyName();
        String name = iface.getNameById("1");
        System.out.println("name: " + name);
    }

    public static void main(String[] args) {
        consume(new RealObject());
        System.out.println("========================================================");
        consume(new SimpleProxy(new RealObject()));
    }
}

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五、 运行的结果如下：

my name is huhx
argument id: 1
name: huhx
========================================================
proxy getmyname
my name is huhx
proxy getnamebyid
argument id: 1
name: huhx

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Java的动态代理

完成了上述简单的Java代理，现在我们开始学习Java的动态代理，它比代理的思想更向前一步，因为它可以动态地创建代理并动态的处理对所代理方法的调用。在动态代理上所做的所有调用都会被重定向到单一的调用处理器上，它的工作是揭示调用的类型并确定相应的对策。下面我们通过案例来加深Java动态代理的理解：

一、 创建一个继承了InvocationHandler的处理器：DynamicProxyHandler

package com.huhx.dynamicproxy;

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.Arrays;

public class DynamicProxyHandler implements InvocationHandler {
    private Object proxied;

    public DynamicProxyHandler(Object proxied) {
        System.out.println("dynamic proxy handler constuctor: " + proxied.getClass());
        this.proxied = proxied;
    }

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        System.out.println("dynamic proxy name: " + proxy.getClass());
        System.out.println("method: " + method.getName());
        System.out.println("args: " + Arrays.toString(args));
        
        Object invokeObject = method.invoke(proxied, args);
        if (invokeObject != null) {
            System.out.println("invoke object: " + invokeObject.getClass());
        } else {
            System.out.println("invoke object is null");
        }
        return invokeObject;
    }
}

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 二、 我们写一个测试的Main方法，DynamicProxyMain：

package com.huhx.dynamicproxy;

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Proxy;

import com.huhx.proxy.Interface;
import com.huhx.proxy.RealObject;

public class DynamicProxyMain {
    public static void consumer(Interface iface) {
        iface.getMyName();
        String name = iface.getNameById("1");
        System.out.println("name: " + name);
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception, SecurityException, Throwable {
        RealObject realObject = new RealObject();
        consumer(realObject);
        System.out.println("==============================");

        // 动态代理
        ClassLoader classLoader = Interface.class.getClassLoader();
        Class>[] interfaces = new Class[] { Interface.class };
        InvocationHandler handler = new DynamicProxyHandler(realObject);
        Interface proxy = (Interface) Proxy.newProxyInstance(classLoader, interfaces, handler);

        System.out.println("in dynamicproxyMain proxy: " + proxy.getClass());
        consumer(proxy);
    }
}

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三、 运行结果如下：

my name is huhx
argument id: 1
name: huhx
==============================
dynamic proxy handler constuctor: class com.huhx.proxy.RealObject
in dynamicproxyMain proxy: class com.sun.proxy.$Proxy0
dynamic proxy name: class com.sun.proxy.$Proxy0
method: getMyName
args: null
my name is huhx
invoke object is null
dynamic proxy name: class com.sun.proxy.$Proxy0
method: getNameById
args: [1]
argument id: 1
invoke object: class java.lang.String
name: huhx

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从以上输出结果，我们可以得出以下结论：

与代理对象相关联的InvocationHandler，只有在代理对象调用方法时，才会执行它的invoke方法

invoke的三个参数的理解：Object proxy是代理的对象, Method method是真实对象中调用方法的Method类, Object[] args是真实对象中调用方法的参数

Java动态代理的原理

一、 动态代理的关键代码就是Proxy.newProxyInstance(classLoader, interfaces, handler)，我们跟进源代码看看：

public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class>[] interfaces, InvocationHandler h) throws IllegalArgumentException {
　　// handler不能为空
    if (h == null) {
        throw new NullPointerException();
    }

    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.
     */
　　// 通过loader和接口，得到代理的Class对象
    Class> cl = getProxyClass0(loader, intfs);

    /*
     * Invoke its constructor with the designated invocation handler.
     */
    try {
        final Constructor> cons = cl.getConstructor(constructorParams);
        final InvocationHandler ih = h;
        if (sm != null && ProxyAccessHelper.needsNewInstanceCheck(cl)) {
            // create proxy instance with doPrivilege as the proxy class may
            // implement non-public interfaces that requires a special permission
            return AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<object>() {
                public Object run() {
                    return newInstance(cons, ih);
                }
            });
        } else {
　　　　　　　// 创建代理对象的实例
            return newInstance(cons, ih);
        }
    } catch (NoSuchMethodException e) {
        throw new InternalError(e.toString());
    }
}</object>

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二、 我们看一下newInstance方法的源代码：

private static Object newInstance(Constructor> cons, InvocationHandler h) {
    try {
        return cons.newInstance(new Object[] {h} );
    } catch (IllegalAccessException | InstantiationException e) {
        throw new InternalError(e.toString());
    } catch (InvocationTargetException e) {
        Throwable t = e.getCause();
        if (t instanceof RuntimeException) {
            throw (RuntimeException) t;
        } else {
            throw new InternalError(t.toString());
        }
    }
}

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三、 当我们通过代理对象调用 一个方法的时候，这个方法的调用就会被转发为由InvocationHandler这个接口的 invoke 方法来进行调用。

体现这句话的代码，我在源码中没有找到，于是我在测试类的main方法中加入以下代码：

if (proxy instanceof Proxy) {
    InvocationHandler invocationHandler = Proxy.getInvocationHandler(proxy);
    invocationHandler.invoke(proxy, realObject.getClass().getMethod("getMyName"), null);
    System.out.println("--------------------------------------");
}

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这段代码的输出结果如下，与上述中调用代理对象中的getMyName方法输出是一样的，不知道Jvm底层是否是这样判断的：

dynamic proxy handler constuctor: class com.huhx.proxy.RealObject
dynamic proxy name: class com.sun.proxy.$Proxy0
method: getMyName
args: null
my name is huhx
invoke object is null
--------------------------------------

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