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本系列文章主要是博主在学习spring aop的过程中了解到其使用了java动态代理，本着究根问底的态度，于是对java动态代理的本质原理做了一些研究，于是便有了这个系列的文章
这个系列的文章的初衷是为了研究java动态代理的原理，因此最重要的一部分就是代理方法究竟是如何被定义的
此时我们先停一停，思考这样一个问题：
如果由我们自己通过代码来定义一个Proxy的动态类，我们该如何去定义？
首先回顾一下第一篇文章中提到代理类的3个特性
1.继承了Proxy类
2.实现了我们传入的接口
3.以$Proxy+随机数字的命名
假定我们现在定义一个简单的接口，并生成该接口的代理类
接口定义
public interface TestInterface {
int put(String a);
}
满足3个特性的代理类初步定义如下
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Proxy; public class $Proxy11 extends Proxy implements TestInterface {
protected $Proxy11(InvocationHandler h) {
super(h);
} @Override
public int put(String a) {
return 0;
}
}
然而在这种情况下h的代理是无法生效的，因为put方法中并没有h的参与
现在我们回顾一下InvocationHandler的invoke方法的定义
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
第一个proxy是代理自身，method是被代理的方法，args是方法的参数
因此为了使得代理生效，我们可以修改方法，如下
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Proxy; public class $Proxy11 extends Proxy implements TestInterface {
protected $Proxy11(InvocationHandler h) {
super(h);
} @Override
public int put(String a) {
try {
return (int) h.invoke(this, TestInterface.class.getMethod("put", String.class), new Object[]{a});
} catch (Throwable e) {
return 0;
}
}
}
这样我们就能使得h的代理生效了
当然，这只是我们所设想的最基本的一种代理形式。有了这个思路之后，我们就可以看看源码中是如何生成方法的字节码
接着我们来看重点，proxy方法的写入
还是回到generateClassFile()方法中关注下面这行代码
this.methods.add(var16.generateMethod());
这个方法就是proxy方法实际执行的code部分了，因为代码比较多，所以我就直接将注释写到代码中
如果你前面4篇文章都没落下，那我想你一定会有兴趣看完下面所有的代码，并且会对proxy的实现和class字节码有更深刻的理解
当然，如果你看到源码就非常头疼也没有关系，可以跳过这部分源码直接看最后的验证部分
private ProxyGenerator.MethodInfo generateMethod() throws IOException {
/**
* 获取方法描述，如果还打开着之前javap的工具的话，就能看到类似于
* // java/lang/Object."<init>":()V
* // Test.calc:(II)I
*/
String methodDescriptor = ProxyGenerator.getMethodDescriptor(this.parameterTypes, this.returnType);
/**
* 这里和之前构造器一样，先生成一个MethodInfo对象
* 这里17表示public final
* Modifier.FINAL | Modifier.PUBLIC
*/
ProxyGenerator.MethodInfo methodInfo = ProxyGenerator.this.new MethodInfo(this.methodName, methodDescriptor, 17);
/**
* 新建一个存放静态池编号的数组
*/
int[] parameterTypesOrders = new int[this.parameterTypes.length];
/**
* 这个值是指静态池中的编号，如果还打开着之前javap的话，类似于
* Constant pool:
* #1 = Methodref #8.#19 // java/lang/Object."<init>":()V
* #2 = Methodref #7.#20 // Test.calc:(II)I
* #3 = Double 2.0d
* #5 = Methodref #21.#22 // java/lang/Math.pow:(DD)D
* 前面的#1,#2,#3,#5
* 我们注意到缺少了#4，因为double需要占用8个字节，而其他的都只需要占用4个字节
*/
int constantPoolNumber = 1;
for(int i = 0; i < parameterTypesOrders.length; ++i) {
parameterTypesOrders[i] = constantPoolNumber;
/**
* 如果是Long或者Double类型的参数，则+2，否则+1，因为Long和Double都是占用8个字节
*/
constantPoolNumber += ProxyGenerator.getWordsPerType(this.parameterTypes[i]);
}
DataOutputStream dataOutputStream = new DataOutputStream(methodInfo.code);
/**
* aload_0，加载栈帧本地变量表的第一个参数，因为是实例方法，所以是就是指this
*/
ProxyGenerator.this.code_aload(0, dataOutputStream);
/**
* getfield，获取this的实例字段
*/
dataOutputStream.writeByte(180);
/**
* 从Proxy类中，获取类型是InvocationHandler，字段名为h的对象
*/
dataOutputStream.writeShort(ProxyGenerator.this.cp.getFieldRef("java/lang/reflect/Proxy", "h", "Ljava/lang/reflect/InvocationHandler;"));
/**
* aload_0
*/
ProxyGenerator.this.code_aload(0, dataOutputStream);
/**
* getstatic，获取静态字段
*/
dataOutputStream.writeByte(178);
/**
* 获取当前代理类，名字是methodFieldName，类型是Method的对象（之前在写入静态池的时候，用的也是methodFieldName）
*/
dataOutputStream.writeShort(ProxyGenerator.this.cp.getFieldRef(ProxyGenerator.dotToSlash(ProxyGenerator.this.className), this.methodFieldName, "Ljava/lang/reflect/Method;"));
/**
* 准备写入参数
*/
if (this.parameterTypes.length > 0) {
/**
* 写入参数的数量，如果再仔细看一下code_ipush
* 当length小于等于5时，写入的命令是iconst_m1~iconst_5
* 当length在-128~127闭区间时，写入的命令是bipush
* 否则就写入sipush
*/
ProxyGenerator.this.code_ipush(this.parameterTypes.length, dataOutputStream);
/**
* anewarray，创建一个数组
*/
dataOutputStream.writeByte(189);
/**
* 数组的类型是object
*/
dataOutputStream.writeShort(ProxyGenerator.this.cp.getClass("java/lang/Object"));
/**
* 循环参数
*/
for(int i = 0; i < this.parameterTypes.length; ++i) {
/**
* dup，复制栈顶的操作数
*/
dataOutputStream.writeByte(89);
/**
* iconst、bipush、sipush
*/
ProxyGenerator.this.code_ipush(i, dataOutputStream);
/**
* 对参数类型等做一个编码
*/
this.codeWrapArgument(this.parameterTypes[i], parameterTypesOrders[i], dataOutputStream);
/**
* aastore，将对象存入数组
*/
dataOutputStream.writeByte(83);
}
} else {
/**
* 如果没参数的话
* aconst_null，push一个null
*/
dataOutputStream.writeByte(1);
}
/**
* invokeinterface 调用接口方法
*/
dataOutputStream.writeByte(185);
/**
* 找到InvocationHandler的invoke方法
*/
dataOutputStream.writeShort(ProxyGenerator.this.cp.getInterfaceMethodRef("java/lang/reflect/InvocationHandler", "invoke", "(Ljava/lang/Object;Ljava/lang/reflect/Method;[Ljava/lang/Object;)Ljava/lang/Object;"));
/**
* iconst_1，将1压入操作栈
*/
dataOutputStream.writeByte(4);
/**
* nop，不做事情
*/
dataOutputStream.writeByte(0);
if (this.returnType == Void.TYPE) {
/**
* 如果是void方法
* pop，将栈顶的操作数弹出
*/
dataOutputStream.writeByte(87);
/**
* return
*/
dataOutputStream.writeByte(177);
} else {
/**
* 对返回值进行编码
*/
this.codeUnwrapReturnValue(this.returnType, dataOutputStream);
}
byte startPc = 0;
short handlerPc;
short endPc = handlerPc = (short)methodInfo.code.size();
/**
* 获取方法可能抛出的异常
*/
List catchList = ProxyGenerator.computeUniqueCatchList(this.exceptionTypes);
if (catchList.size() > 0) {
Iterator exceptionIterator = catchList.iterator();
/**
* 对异常进行预处理
*/
while(exceptionIterator.hasNext()) {
Class var12 = (Class)exceptionIterator.next();
/**
* 这里注意startPc, endPc, handlerPc参数，和pc register有关，用于抛出Exception时能确定接下去要执行的指令
*/
methodInfo.exceptionTable.add(new ProxyGenerator.ExceptionTableEntry(startPc, endPc, handlerPc, ProxyGenerator.this.cp.getClass(ProxyGenerator.dotToSlash(var12.getName()))));
}
/**
* athrow，抛出异常
*/
dataOutputStream.writeByte(191);
/**
* 重新获取异常的处理点
*/
handlerPc = (short)methodInfo.code.size();
/**
* 添加异常的基类
*/
dataOutputStream.exceptionTable.add(new ProxyGenerator.ExceptionTableEntry(startPc, endPc, handlerPc, ProxyGenerator.this.cp.getClass("java/lang/Throwable")));
/**
* 根据constantPoolNumber的值
* astore_0 = 75 (0x4b)
* astore_1 = 76 (0x4c)
* astore_2 = 77 (0x4d)
* astore_3 = 78 (0x4e)
* astore
*/
ProxyGenerator.this.code_astore(constantPoolNumber, dataOutputStream);
/**
* new 创建一个新对象
*/
dataOutputStream.writeByte(187);
/**
* 对象是UndeclaredThrowableException
*/
dataOutputStream.writeShort(ProxyGenerator.this.cp.getClass("java/lang/reflect/UndeclaredThrowableException"));
/**
* dup 复制栈顶操作数
*/
dataOutputStream.writeByte(89);
/**
* 根据constantPoolNumber的值
* aload_0 = 42 (0x2a)
* aload_1 = 43 (0x2b)
* aload_2 = 44 (0x2c)
* aload_3 = 45 (0x2d)
* aload
*/
ProxyGenerator.this.code_aload(constantPoolNumber, dataOutputStream);
/**
* invokespecial，调用父类的方法
*/
dataOutputStream.writeByte(183);
/**
* 父类的构造函数
*/
dataOutputStream.writeShort(ProxyGenerator.this.cp.getMethodRef("java/lang/reflect/UndeclaredThrowableException", "<init>", "(Ljava/lang/Throwable;)V"));
/**
* athrow,抛出异常
*/
dataOutputStream.writeByte(191);
}
if (var2.code.size() > 65535) {
throw new IllegalArgumentException("code size limit exceeded");
} else {
var2.maxStack = 10;
var2.maxLocals = (short)(var4 + 1);
var2.declaredExceptions = new short[this.exceptionTypes.length];
for(int var14 = 0; var14 < this.exceptionTypes.length; ++var14) {
var2.declaredExceptions[var14] = ProxyGenerator.this.cp.getClass(ProxyGenerator.dotToSlash(this.exceptionTypes[var14].getName()));
}
return var2;
}
}
那么为了看看我们一开始对于方法的猜测是否正确，我们略微改造之前定义的接口和类，然后实际看看
接口和Proxy定义
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Proxy;
import java.util.concurrent.TimeoutException; public class Proxy11 extends Proxy implements TestInterface {
protected Proxy11(InvocationHandler h) {
super(h);
} public void put(String a, Double b) throws TimeoutException {
try {
h.invoke(this, TestInterface.class.getMethod("put", String.class, Double.class), new Object[]{a, b});
} catch (Throwable e) {
}
} public int get(String a, Long b) throws IndexOutOfBoundsException {
try {
return (int) h.invoke(this, TestInterface.class.getMethod("get", String.class, Long.class), new Object[]{a, b});
} catch (Throwable e) {
return 0;
}
}
} interface TestInterface {
void put(String a, Double b) throws TimeoutException; int get(String a, Long b) throws IndexOutOfBoundsException;
}
我们生成class后，将字节码的指令集与我们之前的分析一一对比，虽然其中还是有些不同，不过大体上是符合之前源码的顺序
最后为了实际考察Proxy生成类的源码，我们还是需要将Proxy的字节码转换回java文件
首先我们需要添加vm启动参数
-Dsun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles=true
有了这个参数，当我们使用Proxy时，就会把class写入到文件中了
写入的目录是项目下的com/sun/proxy/$Proxy11.class
为了更好地可读性，我们需要使用一个在线工具
http://www.javadecompilers.com/
传入我们之前生成出来class文件
结果如下
package com.sun.proxy; import java.util.concurrent.TimeoutException;
import java.lang.reflect.UndeclaredThrowableException;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import cn.tera.aopproxy.TestInterface;
import java.lang.reflect.Proxy; public final class $Proxy11 extends Proxy implements TestInterface
{
private static Method m1;
private static Method m3;
private static Method m2;
private static Method m4;
private static Method m0; public $Proxy11(final InvocationHandler h) {
super(h);
} public final boolean equals(final Object o) {
try {
return (boolean)super.h.invoke(this, $Proxy11.m1, new Object[] { o });
}
catch (Error | RuntimeException error) {
throw;
}
catch (Throwable undeclaredThrowable) {
throw new UndeclaredThrowableException(undeclaredThrowable);
}
} public final int get(final String s, final Long n) throws IndexOutOfBoundsException {
try {
return (int)super.h.invoke(this, $Proxy11.m3, new Object[] { s, n });
}
catch (Error | RuntimeException error) {
throw;
}
catch (Throwable undeclaredThrowable) {
throw new UndeclaredThrowableException(undeclaredThrowable);
}
} public final String toString() {
try {
return (String)super.h.invoke(this, $Proxy11.m2, null);
}
catch (Error | RuntimeException error) {
throw;
}
catch (Throwable undeclaredThrowable) {
throw new UndeclaredThrowableException(undeclaredThrowable);
}
} public final void put(final String s, final Double n) throws TimeoutException {
try {
super.h.invoke(this, $Proxy11.m4, new Object[] { s, n });
}
catch (Error | RuntimeException | TimeoutException error) {
throw;
}
catch (Throwable undeclaredThrowable) {
throw new UndeclaredThrowableException(undeclaredThrowable);
}
} public final int hashCode() {
try {
return (int)super.h.invoke(this, $Proxy11.m0, null);
}
catch (Error | RuntimeException error) {
throw;
}
catch (Throwable undeclaredThrowable) {
throw new UndeclaredThrowableException(undeclaredThrowable);
}
} static {
try {
$Proxy11.m1 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("equals", Class.forName("java.lang.Object"));
$Proxy11.m3 = Class.forName("cn.tera.aopproxy.TestInterface").getMethod("get", Class.forName("java.lang.String"), Class.forName("java.lang.Long"));
$Proxy11.m2 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("toString", (Class<?>[])new Class[0]);
$Proxy11.m4 = Class.forName("cn.tera.aopproxy.TestInterface").getMethod("put", Class.forName("java.lang.String"), Class.forName("java.lang.Double"));
$Proxy11.m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode", (Class<?>[])new Class[0]);
}
catch (NoSuchMethodException ex) {
throw new NoSuchMethodError(ex.getMessage());
}
catch (ClassNotFoundException ex2) {
throw new NoClassDefFoundError(ex2.getMessage());
}
}
}
是不是有一种恍然大悟的感觉，此时再回头去看之前分析的方法字节码，就能更好地理解其含义了，以及和我们自己定义的类的字节码有区别的原因了。
当然我们更可以直接查看生成的class文件，再通过javap去查看字节码，然后返过去和前面的源码再作对比，这个就留给读者自己去分析了
至此，java动态代理的根本原理和相应的class字节码结构的分析到此就结束了