Java Dynamic Proxy

简介

Proxy 是设计模式中的一种。当需要在已存在的 class 上添加或修改功能时，可以通过创建 proxy object 来实现

通常 proxy object 和被代理对象拥有相同的方法，并且拥有被代理对象的引用，可以调用其方法

代理模式 应用场景 包括

• 在方法执行前后打印和记录日志
• 认证、参数检查
• lazy instantiation (Hibernate, Mybatis)
• AOP (transaction)
• mocking

代理有两种实现方式

• 静态代理：在编译时期，创建代理对象
• 动态代理：在运行时期，动态创建

对于重复性工作，如打印日志，静态代理需要为每个 class 都创建 proxy class，过程繁琐和低效，而动态代理通过使用反射在运行时生成 bytecode 的方式来实现，更加方便和强大

过程

因为 JDK 自带的 Dynamic proxy 只能够代理 interfaces，因此被代理对象需要实现一个或多个接口，具体可参考 https://stackoverflow.com/a/10664208

先来看一些概念：

• proxy interface proxy class 实现的接口
• proxy class 运行时创建的代理 class，并实现一个或多个 proxy interface
• proxy instance proxy class 的实例
• InvocationHandler 每个 proxy instance 都有一个关联的 invocation handler，当调用 proxy 对象的方法时，会统一封装，并转发到 invoke() 方法

InvocationHandler 接口的定义如下

package java.lang.reflect;

public interface InvocationHandler {
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
        throws Throwable;
}

只定义了一个方法 invoke() ，参数含义如下

• Object proxy 生成的代理对象
• Method method 调用的方法，类型为 java.lang.reflect.Method
• Object[] args 调用方法的参数，array of objects

简单来说就是，调用 proxy object 上的方法，最终都会转换成对关联 InvocationHandler 的 invoke() 方法的调用

可以使用 java.lang.reflect.Proxy 的静态方法 newProxyInstance 来创建 Proxy object

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

参数说明

loader
interfaces
h

例子

使用动态代理打印方法的执行耗时

定义代理接口

public interface Foo {
    String doSomething();
}

实现接口

public class FooImpl implements Foo {
    @Override
    public String doSomething() {
        return "finished";
    }
}

定义 InvocationHandler ， target 为被代理对象的引用，在方法执行完后打印耗时

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

public class TimingInvocationHandler implements InvocationHandler {
    private Object target;

    public TimingInvocationHandler(Object target) {
        this.target = target;
    }

    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
            throws Throwable {
        long start = System.nanoTime();
        Object result = method.invoke(target, args);
        long elapsed = System.nanoTime() - start;

        System.out.println(String.format("Executing %s finished in %d ns",
                method.getName(),
                elapsed));

        return result;
    }
}

测试

import org.junit.Test;

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

public class DynamicProxyTest {
    @Test
    public void test() {
        ClassLoader cl = DynamicProxyTest.class.getClassLoader();
        Class[] interfaces = new Class[]{Foo.class};
        FooImpl fooImpl = new FooImpl();
        InvocationHandler timingInvocationHandler = new TimingInvocationHandler(fooImpl);
        Foo foo = (Foo) Proxy.newProxyInstance(cl, interfaces, timingInvocationHandler);
        foo.doSomething();
    }
}

执行完会打印类似

Executing doSomething finished in 23148 ns

细节

生成 proxy class 的一些属性和细节

• public, final, and not abstract.
• 类名不确定，以 $Proxy 开头
• 继承 java.lang.reflect.Proxy ，且 Proxy 实现了 java.io.Serializable 接口，因此 proxy instance 是可以序列化的
• 按照 Proxy.newProxyInstance() 传入 interfaces 参数中的接口顺序来实现接口
• 在 proxy class 上调用 getInterfaces ， getMethods ， getMethod 方法，会返回实现的接口中定义的方法，顺序和创建时的参数保持一致
• 当调用 proxy instance 同名、同 parameter signature 方法时， invoke() 方法的 Method 参数会是最早定义这个方法的 interface 的方法，无论实际调用的方法是什么
• 当 Foo 为实现的代理接口之一时， proxy instanceof Foo 返 true，并且可以转换 (Foo) proxy
• Proxy.getInvocationHandler 静态方法会返回 proxy object 关联的 invocation handler

参考

• Dynamic Proxy Classes

• java-dynamic-proxy

• What are Dynamic Proxy classes and why would I use one?