?在上邊一篇文章中我們介紹了Spring AOP的基本概念，今天我們就來學(xué)習(xí)一下與AOP實現(xiàn)相關(guān)的修飾者模式和Java Proxy相關(guān)的原理占键，為之后源碼分析打下基礎(chǔ)攻走。
修飾者模式
?Java設(shè)計模式中的修飾者模式能動態(tài)地給目標(biāo)對象增加額外的職責(zé)(Responsibility)喉脖。它使用組合(object composition)亚隙，即將目標(biāo)對象作為修飾者對象(代理)的成員變量，由修飾者對象決定調(diào)用目標(biāo)對象的時機(jī)和調(diào)用前后所要增強(qiáng)的行為肠牲。
?裝飾模式包含如下組成部分：
- Component: 抽象構(gòu)件幼衰，也就是目標(biāo)對象所實現(xiàn)的接口，有operation函數(shù)
- ConcreteComponent: 具體構(gòu)件缀雳，也就是目標(biāo)對象的類
- Decorator: 抽象裝飾類渡嚣，也實現(xiàn)了抽象構(gòu)件接口，也就是目標(biāo)類和裝飾類都實現(xiàn)了相同的接口
- ConcreteDecorator: 具體裝飾類肥印，其中addBeavior函數(shù)就是增強(qiáng)的行為识椰，裝飾類可以自己決定addBeavior函數(shù)和目標(biāo)對象函數(shù)operation函數(shù)的調(diào)用時機(jī)。
?修飾者模式調(diào)用的時序圖如下圖所示深碱。程序首先創(chuàng)建目標(biāo)對象裤唠，然后創(chuàng)建修飾者對象，并將目標(biāo)對象傳入作為其成員變量莹痢。當(dāng)程序調(diào)用修飾者對象的operation函數(shù)時，修飾者對象會先調(diào)用目標(biāo)對象的operation函數(shù)墓赴，然后再調(diào)用自己的addBehavior函數(shù)竞膳。這就是類似于AOP的后置增強(qiáng)器，在目標(biāo)對象的行為之后添加新的行為诫硕。
?Spring AOP的實現(xiàn)原理和修飾者模式類似坦辟。在上一篇文章中說到AOP的動態(tài)代理有兩種實現(xiàn)方式，分別是JDK Proxy和cglib章办。
?如下圖所示锉走，JDK Proxy的類結(jié)構(gòu)和上文中修飾者的類圖結(jié)構(gòu)類似滨彻，都是代理對象和目標(biāo)對象都實現(xiàn)相同的接口，代理對象持有目標(biāo)對象和切面對象挪蹭，并且決定目標(biāo)函數(shù)和切面增強(qiáng)函數(shù)的調(diào)用時機(jī)亭饵。
?而cglib的實現(xiàn)略有不同，它沒有實現(xiàn)實現(xiàn)相同接口梁厉，而是代理對象繼承目標(biāo)對象類辜羊。
?本文后續(xù)就講解一下JDK Proxy的相關(guān)源碼分析。
JDK Proxy
?JDK提供了Proxy類來實現(xiàn)動態(tài)代理的词顾，可通過它的newProxyInstance函數(shù)來獲得代理對象八秃。JDK還提供了InvocationHandler類，代理對象的函數(shù)被調(diào)用時肉盹，會調(diào)用它的invoke函數(shù)昔驱，程序員可以在其中實現(xiàn)所需的邏輯。
?JDK Proxy的基本語法如下所示上忍。先構(gòu)造一個InvocationHandler的實現(xiàn)類骤肛，然后調(diào)用Proxy的newProxyInstance函數(shù)生成代理對象，傳入類加載器睡雇，目標(biāo)對象的接口和自定義的InvocationHandler實例萌衬。
public class CustomInvocationHandler implements InvocationHandler {
private Object target;
public CustomInvocationHandler(Object target) {
this.target = target;
}
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
System.out.println("Before invocation");
Object retVal = method.invoke(target, args);
System.out.println("After invocation");
return retVal;
}
}
CustomInvocationHandler customInvocationHandler = new CustomInvocationHandler(
helloWord);
//通過Proxy.newProxyInstance生成代理對象
ProxyTest proxy = (ProxyTest) Proxy.newProxyInstance(
ProxyTest.class.getClassLoader(),
proxyObj.getClass().getInterfaces(), customInvocationHandler);
生成代理對象
?我們首先來看一下Proxy的newProxyInstance函數(shù)。newProxyInstance函數(shù)的邏輯大致如下：
- 首先根據(jù)傳入的目標(biāo)對象接口動態(tài)生成代理類
- 然后獲取代理類的構(gòu)造函數(shù)實例
- 最后將
InvocationHandler作為參數(shù)通過反射調(diào)用構(gòu)造函數(shù)實例它抱，生成代理類對象秕豫。
?具體源碼如下所示。
public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,
Class<?>[] interfaces,
InvocationHandler h)
throws IllegalArgumentException
{
final Class<?>[] intfs = interfaces.clone();
final SecurityManager sm = System.getSecurityManager();
if (sm != null) {
checkProxyAccess(Reflection.getCallerClass(), loader, intfs);
}
// 1 動態(tài)生成代理對象的類
Class<?> cl = getProxyClass0(loader, intfs);
// ... 代碼省略观蓄，下邊代碼其實是在try catch中的
if (sm != null) {
checkNewProxyPermission(Reflection.getCallerClass(), cl);
}
// 2 獲取代理類的構(gòu)造函數(shù)
final Constructor<?> cons = cl.getConstructor(constructorParams);
final InvocationHandler ih = h;
if (!Modifier.isPublic(cl.getModifiers())) {
AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<Void>() {
public Void run() {
cons.setAccessible(true);
return null;
}
});
}
// 3調(diào)用構(gòu)造函數(shù)混移，傳入InvocationHandler對象
return cons.newInstance(new Object[]{h});
}
?getProxyClass0函數(shù)的源碼如下所示，通過代理類緩存獲取代理類信息侮穿，如果不存在則會生成代理類歌径。
// 生成代理類
private static Class<?> getProxyClass0(ClassLoader loader,
Class<?>... interfaces) {
if (interfaces.length > 65535) {
throw new IllegalArgumentException("interface limit exceeded");
}
// 如果已經(jīng)有Proxy類的緩存則直接返回，否則要進(jìn)行創(chuàng)建
return proxyClassCache.get(loader, interfaces);
}
生成代理類
?JDK Proxy通過ProxyClassFactory生成代理類亲茅。其apply函數(shù)大致邏輯如下：
- 校驗接口是否符合規(guī)范
- 生成代理類的名稱和包名
- 生成代理類字節(jié)碼
- 根據(jù)字節(jié)碼生成代理類Class
// 生成代理類的工廠類
private static final class ProxyClassFactory
implements BiFunction<ClassLoader, Class<?>[], Class<?>>
{
// 所有代理類名的前綴
private static final String proxyClassNamePrefix = "$Proxy";
// 生成唯一類名的原子Long對象
private static final AtomicLong nextUniqueNumber = new AtomicLong();
@Override
public Class<?> apply(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces) {
Map<Class<?>, Boolean> interfaceSet = new IdentityHashMap<>(interfaces.length);
for (Class<?> intf : interfaces) {
// 通過loader找到接口對應(yīng)的類信息回铛。
Class<?> interfaceClass = null;
try {
interfaceClass = Class.forName(intf.getName(), false, loader);
} catch (ClassNotFoundException e) {
}
if (interfaceClass != intf) {
throw new IllegalArgumentException(
intf + " is not visible from class loader");
}
// 判斷找出來的類確實是一個接口
if (!interfaceClass.isInterface()) {
throw new IllegalArgumentException(
interfaceClass.getName() + " is not an interface");
}
// 判斷接口是否重復(fù)
if (interfaceSet.put(interfaceClass, Boolean.TRUE) != null) {
throw new IllegalArgumentException(
"repeated interface: " + interfaceClass.getName());
}
}
// 代理類的包路徑
String proxyPkg = null;
int accessFlags = Modifier.PUBLIC | Modifier.FINAL;
// 記錄非公開的代理接口，以便于生成的代理類和原來的類在同一個路徑下克锣。
for (Class<?> intf : interfaces) {
int flags = intf.getModifiers();
if (!Modifier.isPublic(flags)) {
accessFlags = Modifier.FINAL;
String name = intf.getName();
int n = name.lastIndexOf('.');
String pkg = ((n == -1) ? "" : name.substring(0, n + 1));
if (proxyPkg == null) {
proxyPkg = pkg;
} else if (!pkg.equals(proxyPkg)) {
throw new IllegalArgumentException(
"non-public interfaces from different packages");
}
}
}
// 如果沒有非公開的Proxy接口茵肃，使用com.sun.proxy報名
if (proxyPkg == null) {
proxyPkg = ReflectUtil.PROXY_PACKAGE + ".";
}
long num = nextUniqueNumber.getAndIncrement();
// 默認(rèn)情況下，代理類的完全限定名為：com.sun.proxy.$Proxy0袭祟，$Proxy1……依次遞增
String proxyName = proxyPkg + proxyClassNamePrefix + num;
// 生成代理類字節(jié)碼
byte[] proxyClassFile = ProxyGenerator.generateProxyClass(
proxyName, interfaces, accessFlags);
try {
// 根據(jù)字節(jié)碼返回相應(yīng)的Class實例
return defineClass0(loader, proxyName,
proxyClassFile, 0, proxyClassFile.length);
} catch (ClassFormatError e) {
throw new IllegalArgumentException(e.toString());
}
}
}
?其中關(guān)于字節(jié)碼生成的部分邏輯我們就暫時不深入介紹了验残，感興趣的同學(xué)可以自行研究。
$Proxy反編譯
?我們來看一下生成的代理類的反編譯代碼巾乳。代理類實現(xiàn)了Object的基礎(chǔ)函數(shù)您没，比如toString鸟召、hasCode和equals，也實現(xiàn)了目標(biāo)接口中定義的函數(shù)氨鹏，比如說ProxyTest接口的test函數(shù)欧募。
? $Proxy中函數(shù)的實現(xiàn)都是直接調(diào)用了InvocationHandler的invoke函數(shù)。
public final class $Proxy0 extends Proxy
implements ProxyTest
// 會實現(xiàn)目標(biāo)接口喻犁，但是由于集成了Proxy槽片，所以無法再集成其他類
{
private static Method m1;
private static Method m0;
private static Method m3;
private static Method m2;
// 構(gòu)造函數(shù)要傳入一個InvocationHandler對象
public $Proxy0(InvocationHandler paramInvocationHandler)
throws
{
super(paramInvocationHandler);
}
// equal函數(shù)
public final boolean equals(Object paramObject)
throws
{
try
{
return ((Boolean)this.h.invoke(this, m1, new Object[] { paramObject })).booleanValue();
}
catch (RuntimeException localRuntimeException)
{
throw localRuntimeException;
}
catch (Throwable localThrowable)
{
}
throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);
}
public final int hashCode()
throws
{
try
{
return ((Integer)this.h.invoke(this, m0, null)).intValue();
}
catch (RuntimeException localRuntimeException)
{
throw localRuntimeException;
}
catch (Throwable localThrowable)
{
}
throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);
}
// test函數(shù)，也就是ProxyTest接口中定義的函數(shù)
public final void test(String paramString)
throws
{
try
{
// 調(diào)用InvocationHandler的invoke函數(shù)
this.h.invoke(this, m3, new Object[] { paramString });
return;
}
catch (RuntimeException localRuntimeException)
{
throw localRuntimeException;
}
catch (Throwable localThrowable)
{
}
throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);
}
public final String toString()
throws
{
try
{
return (String)this.h.invoke(this, m2, null);
}
catch (RuntimeException localRuntimeException)
{
throw localRuntimeException;
}
catch (Throwable localThrowable)
{
}
throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);
}
// 獲取各個函數(shù)的Method對象
static
{
try
{
m1 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("equals", new Class[] { Class.forName("java.lang.Object") });
m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode", new Class[0]);
m3 = Class.forName("com.proxy.test2.HelloTest").getMethod("say", new Class[] { Class.forName("java.lang.String") });
m2 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("toString", new Class[0]);
return;
}
catch (NoSuchMethodException localNoSuchMethodException)
{
throw new NoSuchMethodError(localNoSuchMethodException.getMessage());
}
catch (ClassNotFoundException localClassNotFoundException)
{
}
throw new NoClassDefFoundError(localClassNotFoundException.getMessage());
}
}
后記
?下一篇文章就是AOP的源碼分析了肢础，希望大家繼續(xù)關(guān)注还栓。
