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JDK動態代理和CGLIB位元組碼增強

一、JDK動態代理

Java 在 java.lang.reflect 包中有自己的代理支援,該類(Proxy.java)用於動態生成代理類,只需傳入目標介面、目標介面的類載入器以及 InvocationHandler 便可為目標介面生成代理類及代理物件。我們稱這個Java技術為:動態代理

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

在 Java 中規定,要想產生一個物件的代理物件,那麼這個物件必須要有一個介面,因此 interfaces 必須是一個介面。

在動態代理技術裡,由於不管使用者呼叫代理物件的什麼方法,都是呼叫開發人員編寫的 InvocationHandler 的 invoke 方法(這相當於 invoke 方法攔截到了代理物件的方法呼叫)。

因此 JDK 動態代理的整體流程為:

  1. 實現 InvocationHandler,用來處理物件攔截後的邏輯。(該物件必須是介面,或者父類是介面)
  2. 使用 Proxy.newProxyInstance 產生代理物件。

以下是一個用 JDK 動態程式碼實現 AOP 的具體例子:

1.目標(Target)類

public interface UserService {
    void eat();
}
public class UserServiceImpl implements UserService {
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("吃東西");
    }
}

2.切面(Aspect)類

public class MyAspect {
    /**
     * 前置通知
     */
    public void before() {
        System.out.print("先洗手再");
    }
}

3. 織入(Weaving)過程

/**
 * 產生代理物件的工廠類
 */
public class MyFactoryBean {

    private MyFactoryBean() {
    }
    
    public static UserService getInstance() {
        // target : 目標類
        final UserService userService = new UserServiceImpl();
        // Aspect : 切面類
        final MyAspect myAspect = new MyAspect();
        // Weaving : 織入,也就是產生代理的過程
        UserService proxyInstance = (UserService) Proxy.newProxyInstance(UserService.class.getClassLoader(),
                new Class[]{UserService.class}, (Object proxy, Method method, Object[] args) -> {
                    // 模擬切點 - pointcut
                    if ("eat".equals(method.getName())) {
                        myAspect.before();
                    }
                    return method.invoke(userService, args);
                });
        return proxyInstance;
    }
}
    public static void main(String[] args) {
        UserService userService = MyFactoryBean.getInstance();
        // 先洗手再吃東西
        userService.eat();
    }

想想看,這其實跟我們平常使用的 AOP 已經很相似了,Spring 裡面定義了前置通知(@Before)、異常通知(@AfterThrowing)等等,Spring 只是換成了甄別這些註解來選擇什麼時候呼叫通知方法,另外,Spring 還通過切點表示式來選擇目標類和切入點。

二、CGLIB動態代理

CGLIB 動態代理需要引入第三方的庫,它通過修改代理物件生成子類的方式來實現呼叫攔截,代理物件不需要實現介面,但是代理類不能是 final,代理的方法也不能是 final。

/**
 * 產生代理物件的工廠類
 */
public class MyFactoryBean {

    private MyFactoryBean() {
    }

    public static UserService getInstance() {
        // target : 目標類
        final UserService userService = new UserServiceImpl();
        // Aspect : 切面類
        final MyAspect myAspect = new MyAspect();
        // Weaving : 織入,也就是產生代理的過程
        Enhancer enhancer = new Enhancer();
        enhancer.setSuperclass(userService.getClass());
        enhancer.setUseCache(false);
        enhancer.setCallback(new MethodInterceptor() {
            @Override
            public Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
                // 模擬 pointcut-切點
                if ("eat".equals(method.getName())) {
                    myAspect.before();
                }
                return methodProxy.invokeSuper(o, objects);
            }
        });
        return (UserService) enhancer.create();
    }

    public static void main(String[] args) {
        UserService proxyInstance = MyFactoryBean.getInstance();
        // 先洗手再吃東西
        proxyInstance.eat();
    }
}

三、總結

在 JDK 中實現動態代理時,要求代理類必須是介面或繼承介面的類,因為 JDK 最後生成的 proxy class 其實就是實現了代理類所代理的介面並且繼承了 java 中的 Proxy 類(繼承 Proxy 類是為了判斷該類是否為代理類),通過反射找到介面的方法,呼叫 InvocationHandler的invoke 方法實現攔截。

CGLIB 位元組碼增強是JDK動態代理的一個很好的補充, CGLIB 中最後生成的 proxy class 是一個繼承代理類所代理的 class,通過重寫被代理類中的非 final 的方法實現代理。

總結為:

  • JDK 動態代理:代理類必須是介面或繼承介面的類。
  • CGLIB 位元組碼增強: 代理類不能是 final,代理的方法也不能是 final(繼承限制) 。

關於在 Spring 的 AOP 中採用何種代理手段,我們不強加限制的話,會根據類是否有介面來區別對待:

  1. 當一個類有介面的時候,就會選用 JDK 的動態代理。
  2. 當一個類沒有實現介面的時候,就會選用 CGLIB 代理的方式。