Java cglib動(dòng)態(tài)代理原理分析

更新時(shí)間：2021年05月12日 09:22:03 作者：cruze_lee

這篇文章主要介紹了Java cglib動(dòng)態(tài)代理的相關(guān)資料，幫助大家更好的理解和學(xué)習(xí)使用Java，感興趣的朋友可以了解下

一、cglib 動(dòng)態(tài)代理示例

public class Target{
    public void f(){
        System.out.println("Target f()");
    }
    public void g(){
        System.out.println("Target g()");
    }
}

public class Interceptor implements MethodInterceptor {
    @Override
    public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args,    MethodProxy proxy) throws Throwable {
        System.out.println("I am intercept begin");
//Note: 此處一定要使用proxy的invokeSuper方法來調(diào)用目標(biāo)類的方法
        proxy.invokeSuper(obj, args);
        System.out.println("I am intercept end");
        return null;
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
    System.setProperty(DebuggingClassWriter.DEBUG_LOCATION_PROPERTY, "F:\\code");
         //實(shí)例化一個(gè)增強(qiáng)器，也就是cglib中的一個(gè)class generator
        Enhancer eh = new Enhancer();
         //設(shè)置目標(biāo)類
        eh.setSuperclass(Target.class);
        // 設(shè)置攔截對(duì)象
        eh.setCallback(new Interceptor());
        // 生成代理類并返回一個(gè)實(shí)例
        Target t = (Target) eh.create();
        t.f();
        t.g();
    }
}

運(yùn)行結(jié)果為：

I am intercept begin
Target f()
I am intercept end
I am intercept begin
Target g()
I am intercept end

與JDK動(dòng)態(tài)代理相比，cglib可以實(shí)現(xiàn)對(duì)一般類的代理而無需實(shí)現(xiàn)接口。在上例中通過下列步驟來生成目標(biāo)類Target的代理類：

創(chuàng)建Enhancer實(shí)例
通過setSuperclass方法來設(shè)置目標(biāo)類
通過setCallback 方法來設(shè)置攔截對(duì)象
create方法生成Target的代理類，并返回代理類的實(shí)例

二、代理類分析

在示例代碼中我們通過設(shè)置DebuggingClassWriter.DEBUG_LOCATION_PROPERTY的屬性值來獲取cglib生成的代理類。通過之前分析的命名規(guī)則我們可以很容易的在F:\\code下面找到生成的代理類 Target$$EnhancerByCGLIB$$788444a0.class 。

使用jd-gui進(jìn)行反編譯（由于版本的問題，此處只能顯示部分代碼，可以結(jié)合javap的反編譯結(jié)果來進(jìn)行分析），由于cglib會(huì)代理Object中的finalize,equals, toString,hashCode,clone方法，為了清晰的展示代理類我們省略這部分代碼，反編譯的結(jié)果如下：

public class Target$$EnhancerByCGLIB$$788444a0 extends Target implements Factory
{
	private Boolean CGLIB$BOUND;
	private static final ThreadLocal CGLIB$THREAD_CALLBACKS;
	private static final Callback[] CGLIB$STATIC_CALLBACKS;
	private MethodInterceptor CGLIB$CALLBACK_0;
	private static final Method CGLIB$g$0$Method;
	private static final MethodProxy CGLIB$g$0$Proxy;
	private static final Object[] CGLIB$emptyArgs;
	private static final Method CGLIB$f$1$Method;
	private static final MethodProxy CGLIB$f$1$Proxy;
	static void CGLIB$STATICHOOK1()
	{
		CGLIB$THREAD_CALLBACKS = new ThreadLocal();
		CGLIB$emptyArgs = new Object[0];
		Class localClass1 = Class.forName("net.sf.cglib.test.Target$$EnhancerByCGLIB$$788444a0");
		Class localClass2;
		Method[] tmp60_57 = ReflectUtils.findMethods(new String[] { "g", "()V", "f", "()V" }, (localClass2 = Class.forName("net.sf.cglib.test.Target")).getDeclaredMethods());
		CGLIB$g$0$Method = tmp60_57[0];
		CGLIB$g$0$Proxy = MethodProxy.create(localClass2, localClass1, "()V", "g", "CGLIB$g$0");
		CGLIB$f$1$Method = tmp60_57[1];
		CGLIB$f$1$Proxy = MethodProxy.create(localClass2, localClass1, "()V", "f", "CGLIB$f$1");
	}
	final void CGLIB$g$0()
	{
		super.g();
	}
	public final void g()
	{
		MethodInterceptor tmp4_1 = this.CGLIB$CALLBACK_0;
		if (tmp4_1 == null)
		{
			CGLIB$BIND_CALLBACKS(this);
			tmp4_1 = this.CGLIB$CALLBACK_0;
		}
		if (this.CGLIB$CALLBACK_0 != null) {
			tmp4_1.intercept(this, CGLIB$g$0$Method, CGLIB$emptyArgs, CGLIB$g$0$Proxy);
		} else{
			super.g();
		}
	}
}

代理類（Target$$EnhancerByCGLIB$$788444a0）繼承了目標(biāo)類（Target），至于代理類實(shí)現(xiàn)的factory接口與本文無關(guān)，殘忍無視。代理類為每個(gè)目標(biāo)類的方法生成兩個(gè)方法，例如針對(duì)目標(biāo)類中的每個(gè)非private方法，代理類會(huì)生成兩個(gè)方法，以g方法為例：一個(gè)是@Override的g方法，一個(gè)是CGLIB$g$0（CGLIB$g$0相當(dāng)于目標(biāo)類的g方法）。我們?cè)谑纠a中調(diào)用目標(biāo)類的方法t.g()時(shí)，實(shí)際上調(diào)用的是代理類中的g()方法。接下來我們著重分析代理類中的g方法，看看是怎么實(shí)現(xiàn)的代理功能。

當(dāng)調(diào)用代理類的g方法時(shí)，先判斷是否已經(jīng)存在實(shí)現(xiàn)了MethodInterceptor接口的攔截對(duì)象，如果沒有的話就調(diào)用CGLIB$BIND_CALLBACKS方法來獲取攔截對(duì)象，CGLIB$BIND_CALLBACKS的反編譯結(jié)果如下：

private static final void CGLIB$BIND_CALLBACKS(java.lang.Object);
  Code:
   0:   aload_0
   1:   checkcast       #2; //class net/sf/cglib/test/Target$$EnhancerByCGLIB$$788444a0
   4:   astore_1
   5:   aload_1
   6:   getfield        #212; //Field CGLIB$BOUND:Z
   9:   ifne    52
   12:  aload_1
   13:  iconst_1
   14:  putfield        #212; //Field CGLIB$BOUND:Z
   17:  getstatic       #24; //Field CGLIB$THREAD_CALLBACKS:Ljava/lang/ThreadLocal;
   20:  invokevirtual   #215; //Method java/lang/ThreadLocal.get:()Ljava/lang/Object;
   23:  dup
   24:  ifnonnull       39
   27:  pop
   28:  getstatic       #210; //Field CGLIB$STATIC_CALLBACKS:[Lnet/sf/cglib/proxy/Callback;
   31:  dup
   32:  ifnonnull       39
   35:  pop
   36:  goto    52
   39:  checkcast       #216; //class "[Lnet/sf/cglib/proxy/Callback;"
   42:  aload_1
   43:  swap
   44:  iconst_0
   45:  aaload
   46:  checkcast       #48; //class net/sf/cglib/proxy/MethodInterceptor
   49:  putfield        #36; //Field CGLIB$CALLBACK_0:Lnet/sf/cglib/proxy/MethodInterceptor;
   52:  return

為了方便閱讀，等價(jià)的代碼如下：

private static final void CGLIB$BIND_CALLBACKS(Object o){
        Target$$EnhancerByCGLIB$$788444a0 temp_1 = (Target$$EnhancerByCGLIB$$788444a0)o;
        Object temp_2;
        Callback[] temp_3
        if(temp_1.CGLIB$BOUND == true){
            return;
        }
        temp_1.CGLIB$BOUND = true;
        temp_2 = CGLIB$THREAD_CALLBACKS.get();
        if(temp_2!=null){
            temp_3 = (Callback[])temp_2;
        }
        else if(CGLIB$STATIC_CALLBACKS!=null){
            temp_3 = CGLIB$STATIC_CALLBACKS;
        }
        else{
            return;
        }
        temp_1.CGLIB$CALLBACK_0 = (MethodInterceptor)temp_3[0];
        return；
    }

CGLIB$BIND_CALLBACKS 先從CGLIB$THREAD_CALLBACKS中g(shù)et攔截對(duì)象，如果獲取不到的話，再?gòu)腃GLIB$STATIC_CALLBACKS來獲取，如果也沒有則認(rèn)為該方法不需要代理。

那么攔截對(duì)象是如何設(shè)置到CGLIB$THREAD_CALLBACKS 或者 CGLIB$STATIC_CALLBACKS中的呢？

在Jdk動(dòng)態(tài)代理中攔截對(duì)象是在實(shí)例化代理類時(shí)由構(gòu)造函數(shù)傳入的，在cglib中是調(diào)用Enhancer的firstInstance方法來生成代理類實(shí)例并設(shè)置攔截對(duì)象的。firstInstance的調(diào)用軌跡為：

Enhancer：firstInstance
Enhancer：createUsingReflection
Enhancer：setThreadCallbacks
Enhancer：setCallbacksHelper
Target$$EnhancerByCGLIB$$788444a0 ： CGLIB$SET_THREAD_CALLBACKS

在第5步，調(diào)用了代理類的CGLIB$SET_THREAD_CALLBACKS來完成攔截對(duì)象的注入。下面我們看一下CGLIB$SET_THREAD_CALLBACKS的反編譯結(jié)果：

public static void CGLIB$SET_THREAD_CALLBACKS(net.sf.cglib.proxy.Callback[]);
  Code:
   0:   getstatic       #24; //Field CGLIB$THREAD_CALLBACKS:Ljava/lang/ThreadLocal;
   3:   aload_0
   4:   invokevirtual   #207; //Method java/lang/ThreadLocal.set:(Ljava/lang/Object;)V
   7:   return

在CGLIB$SET_THREAD_CALLBACKS方法中調(diào)用了CGLIB$THREAD_CALLBACKS的set方法來保存攔截對(duì)象，在CGLIB$BIND_CALLBACKS方法中使用了CGLIB$THREAD_CALLBACKS的get方法來獲取攔截對(duì)象，并保存到CGLIB$CALLBACK_0中。這樣，在我們調(diào)用代理類的g方法時(shí)，就可以獲取到我們?cè)O(shè)置的攔截對(duì)象，然后通過 tmp4_1.intercept(this, CGLIB$g$0$Method, CGLIB$emptyArgs, CGLIB$g$0$Proxy) 來實(shí)現(xiàn)代理。這里來解釋一下intercept方法的參數(shù)含義：

@para1 obj ：代理對(duì)象本身

@para2 method ：被攔截的方法對(duì)象

@para3 args：方法調(diào)用入?yún)?/p>

@para4 proxy：用于調(diào)用被攔截方法的方法代理對(duì)象

這里會(huì)有一個(gè)疑問，為什么不直接反射調(diào)用代理類生成的（CGLIB$g$0）來間接調(diào)用目標(biāo)類的被攔截方法，而使用proxy的invokeSuper方法呢？這里就涉及到了另外一個(gè)點(diǎn)— FastClass 。

三、Fastclass 機(jī)制分析

Jdk動(dòng)態(tài)代理的攔截對(duì)象是通過反射的機(jī)制來調(diào)用被攔截方法的，反射的效率比較低，所以cglib采用了FastClass的機(jī)制來實(shí)現(xiàn)對(duì)被攔截方法的調(diào)用。FastClass機(jī)制就是對(duì)一個(gè)類的方法建立索引，通過索引來直接調(diào)用相應(yīng)的方法，下面用一個(gè)小例子來說明一下，這樣比較直觀

public class test10 {
    public static void main(String[] args){
        Test tt = new Test();
        Test2 fc = new Test2();
        int index = fc.getIndex("f()V");
        fc.invoke(index, tt, null);
    }
}

class Test{
    public void f(){
        System.out.println("f method");
    }
    
    public void g(){
        System.out.println("g method");
    }
}
class Test2{
    public Object invoke(int index, Object o, Object[] ol){
        Test t = (Test) o;
        switch(index){
        case 1:
            t.f();
            return null;
        case 2:
            t.g();
            return null;
        }
        return null;
    }
    
    public int getIndex(String signature){
        switch(signature.hashCode()){
        case 3078479:
            return 1;
        case 3108270:
            return 2;
        }
        return -1;
    }
}

上例中，Test2是Test的Fastclass，在Test2中有兩個(gè)方法getIndex和invoke。在getIndex方法中對(duì)Test的每個(gè)方法建立索引，并根據(jù)入?yún)ⅲǚ椒?方法的描述符）來返回相應(yīng)的索引。Invoke根據(jù)指定的索引，以ol為入?yún)⒄{(diào)用對(duì)象O的方法。這樣就避免了反射調(diào)用，提高了效率。代理類（Target$$EnhancerByCGLIB$$788444a0）中與生成Fastclass相關(guān)的代碼如下：

Class localClass1 = Class.forName("net.sf.cglib.test.Target$$EnhancerByCGLIB$$788444a0");
localClass2 = Class.forName("net.sf.cglib.test.Target");
CGLIB$g$0$Proxy = MethodProxy.create(localClass2, localClass1, "()V", "g", "CGLIB$g$0");

MethodProxy中會(huì)對(duì)localClass1和localClass2進(jìn)行分析并生成FastClass，然后再使用getIndex來獲取方法g 和 CGLIB$g$0的索引，具體的生成過程將在后續(xù)進(jìn)行介紹，這里介紹一個(gè)關(guān)鍵的內(nèi)部類：

private static class FastClassInfo
    {
        FastClass f1; // net.sf.cglib.test.Target的fastclass
        FastClass f2; // Target$$EnhancerByCGLIB$$788444a0 的fastclass
        int i1; //方法g在f1中的索引
        int i2; //方法CGLIB$g$0在f2中的索引
    }

MethodProxy 中invokeSuper方法的代碼如下：

    FastClassInfo fci = fastClassInfo;
    return fci.f2.invoke(fci.i2, obj, args);

當(dāng)調(diào)用invokeSuper方法時(shí)，實(shí)際上是調(diào)用代理類的CGLIB$g$0方法，CGLIB$g$0直接調(diào)用了目標(biāo)類的g方法。所以，在第一節(jié)示例代碼中我們使用invokeSuper方法來調(diào)用被攔截的目標(biāo)類方法。

至此，我們已經(jīng)了解cglib動(dòng)態(tài)代理的工作原理，接下來會(huì)對(duì)cglib的相關(guān)源碼進(jìn)行分析。

以上就是Java cglib動(dòng)態(tài)代理原理分析的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Java cglib動(dòng)態(tài)代理原理的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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