Java中動態代理的原理是什么

Java動態代理機制的出現，使得 Java 開發人員不用手工編寫代理類，只要簡單地指定一組接口及委托類對象，便能動態地獲得代理類。

代理類會負責將所有的方法調用分派到委托對象上反射執行，在分派執行的過程中，開發人員還可以按需調整委托類對象及其功能，這是一套非常靈活有彈性的代理框架。下面我們開始動態代理的學習。

動態代理的簡要說明

在java的動態代理機制中，有兩個重要的類或接口，一個是 InvocationHandler(Interface)、另一個則是 Proxy(Class)。

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.

每一個動態代理類都必須要實現InvocationHandler這個接口，并且每個代理類的實例都關聯到了一個handler，當我們通過代理對象調用 一個方法的時候，這個方法的調用就會被轉發為由InvocationHandler這個接口的 invoke 方法來進行調用。我們來看看InvocationHandler這個接口的唯一一個方法 invoke 方法：

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

這個方法接收三個參數和返回一個Object類型，它們分別代表的意思如下：

proxy： 指代我們所代理的那個真實對象

method： 指代的是我們所要調用真實對象的方法的Method對象

args： 指代的是調用真實對象某個方法時接受的參數

返回的Object是指真實對象方法的返回類型，以上會在接下來的例子中加以深入理解。

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

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這個類的作用就是用來動態創建一個代理對象。我們經常使用的是newProxyInstance這個方法：

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

參數的理解：

// 一個ClassLoader對象，定義了由哪個ClassLoader對象來對生成的代理對象進行加載
loader - the class loader to define the proxy class  
// 一個Interface對象的數組，表示的是我將要給我需要代理的對象提供一組什么接口
interfaces - the list of interfaces for the proxy class to implement 
// 一個InvocationHandler對象，表示的是當我這個動態代理對象在調用方法的時候，會關聯到哪一個InvocationHandler對象上
h - the invocation handler to dispatch method invocations to

返回結果的理解： 一個代理對象的實例

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

簡單的Java代理

我們創建一個Java項目用于對動態代理的測試與理解，項目結構如下：

一、 先定義一個接口Interface，添加兩個方法。

package com.huhx.proxy;

public interface Interface {
    void getMyName();

    String getNameById(String id);
}

二、 定義一個真實的實現上述接口的類，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";
    }
}

三、 定義一個代理對象，也實現了上述的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);
    }
}

四、 SimpleMain在Main方法中，測試上述的結果：

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()));
    }
}

五、 運行的結果如下：

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

Java的動態代理

完成了上述簡單的Java代理，現在我們開始學習Java的動態代理，它比代理的思想更向前一步，因為它可以動態地創建代理并動態的處理對所代理方法的調用。在動態代理上所做的所有調用都會被重定向到單一的調用處理器上，它的工作是揭示調用的類型并確定相應的對策。下面我們通過案例來加深Java動態代理的理解：

一、 創建一個繼承了InvocationHandler的處理器：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;
    }
}

二、 我們寫一個測試的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("==============================");

        // 動態代理
        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);
    }
}

三、 運行結果如下：

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

從以上輸出結果，我們可以得出以下結論：

與代理對象相關聯的InvocationHandler，只有在代理對象調用方法時，才會執行它的invoke方法

invoke的三個參數的理解：Object proxy是代理的對象, Method method是真實對象中調用方法的Method類, Object[] args是真實對象中調用方法的參數

Java動態代理的原理

一、 動態代理的關鍵代碼就是Proxy.newProxyInstance(classLoader, interfaces, handler)，我們跟進源代碼看看：

public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces, InvocationHandler h) throws IllegalArgumentException {
　　// handler不能為空
    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.
     */
　　// 通過loader和接口，得到代理的Class對象
    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 {
　　　　　　　// 創建代理對象的實例
            return newInstance(cons, ih);
        }
    } catch (NoSuchMethodException e) {
        throw new InternalError(e.toString());
    }
}

二、 我們看一下newInstance方法的源代碼：

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());
        }
    }
}

三、 當我們通過代理對象調用 一個方法的時候，這個方法的調用就會被轉發為由InvocationHandler這個接口的 invoke 方法來進行調用。

體現這句話的代碼，我在源碼中沒有找到，于是我在測試類的main方法中加入以下代碼：

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

這段代碼的輸出結果如下，與上述中調用代理對象中的getMyName方法輸出是一樣的，不知道Jvm底層是否是這樣判斷的：

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
--------------------------------------

以上就是Java動態代理的原理的詳細內容，更多請關注億速云其它相關文章！