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Spring系列第十六讲 Spring中的Java动态代理技术(下)

易兮科技

发布于 2020-10-29 02:36:43

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什么是cglib

jdk动态代理只能为接口创建代理，使用上有局限性。实际的场景中我们的类不一定有接口，此时如果我们想为普通的类也实现代理功能，我们就需要用到cglib来实现了。

cglib是一个强大、高性能的字节码生成库，它用于在运行时扩展Java类和实现接口；本质上它是通过动态的生成一个子类去覆盖所要代理的类（非final修饰的类和方法）。Enhancer可能是CGLIB中最常用的一个类，和jdk中的Proxy不同的是，Enhancer既能够代理普通的class，也能够代理接口。Enhancer创建一个被代理对象的子类并且拦截所有的方法调用（包括从Object中继承的toString和hashCode方法）。Enhancer不能够拦截final方法，例如Object.getClass()方法，这是由于Java final方法语义决定的。基于同样的道理，Enhancer也不能对final类进行代理操作。

CGLIB作为一个开源项目，其代码托管在github，地址为：

https://github.com/cglib/cglib

cglib组成结构

CGLIB底层使用了ASM（一个短小精悍的字节码操作框架）来操作字节码生成新的类。除了CGLIB库外，脚本语言（如Groovy和BeanShell）也使用ASM生成字节码。ASM使用类似SAX的解析器来实现高性能。我们不鼓励直接使用ASM，因为它需要对Java字节码的格式足够的了解。

spring已将第三方cglib jar包中所有的类集成到spring自己的jar包中，本系列内容都是和spring相关的，为了方便，我们直接使用spring内部已集成的来讲解

5个案例来演示cglib常见的用法

案例1：拦截所有方法（MethodInterceptor）

创建一个具体的类，如下：

package com.javacode2018.lesson001.demo17;

public class Service1 {
    public void m1() {
        System.out.println("我是m1方法");
    }

    public void m2() {
        System.out.println("我是m2方法");
    }
}

下面我们为这个类创建一个代理，代理中实现打印每个方法的调用日志。

package com.javacode2018.lesson001.demo17;

import org.junit.Test;
import org.springframework.cglib.proxy.Enhancer;
import org.springframework.cglib.proxy.MethodInterceptor;
import org.springframework.cglib.proxy.MethodProxy;

import java.lang.reflect.Method;

public class CglibTest {

    @Test
    public void test1() {
        //使用Enhancer来给某个类创建代理类，步骤
        //1.创建Enhancer对象
        Enhancer enhancer = new Enhancer();
        //2.通过setSuperclass来设置父类型，即需要给哪个类创建代理类
        enhancer.setSuperclass(Service1.class);
        /*3.设置回调，需实现org.springframework.cglib.proxy.Callback接口，
        此处我们使用的是org.springframework.cglib.proxy.MethodInterceptor，也是一个接口，实现了Callback接口，
        当调用代理对象的任何方法的时候，都会被MethodInterceptor接口的invoke方法处理*/
        enhancer.setCallback(new MethodInterceptor() {
            /**
             * 代理对象方法拦截器
             * @param o 代理对象
             * @param method 被代理的类的方法，即Service1中的方法
             * @param objects 调用方法传递的参数
             * @param methodProxy 方法代理对象
             * @return
             * @throws Throwable
             */
            @Override
            public Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
                System.out.println("调用方法:" + method);
                //可以调用MethodProxy的invokeSuper调用被代理类的方法
                Object result = methodProxy.invokeSuper(o, objects);
                return result;
            }
        });
        //4.获取代理对象,调用enhancer.create方法获取代理对象，这个方法返回的是Object类型的，所以需要强转一下
        Service1 proxy = (Service1) enhancer.create();
        //5.调用代理对象的方法
        proxy.m1();
        proxy.m2();
    }
}

上面代码中的注释很详细，列出了给指定的类创建代理的具体步骤，整个过程中主要用到了Enhancer类和MethodInterceptor接口。

enhancer.setSuperclass用来设置代理类的父类，即需要给哪个类创建代理类，此处是Service1

enhancer.setCallback传递的是MethodInterceptor接口类型的参数，MethodInterceptor接口有个intercept方法，这个方法会拦截代理对象所有的方法调用。

还有一个重点是Object result = methodProxy.invokeSuper(o, objects);可以调用被代理类，也就是Service1类中的具体的方法，从方法名称的意思可以看出是调用父类，实际对某个类创建代理，cglib底层通过修改字节码的方式为Service1类创建了一个子类。

运行输出：

调用方法:public void com.javacode2018.lesson001.demo17.Service1.m1()
我是m1方法
调用方法:public void com.javacode2018.lesson001.demo17.Service1.m2()
我是m2方法

从输出中可以看出Service1中的2个方法都被MethodInterceptor中的invoke拦截处理了。

案例2：拦截所有方法（MethodInterceptor）

在创建一个类，如下：

package com.javacode2018.lesson001.demo17;


public class Service2 {
    public void m1() {
        System.out.println("我是m1方法");
        this.m2(); //@1
    }

    public void m2() {
        System.out.println("我是m2方法");
    }
}

这个类和上面的Service1类似，有点不同是@1，在m1方法中调用了m2方法。

下面来采用案例1中同样的方式来给Service2创建代理，如下：

@Test
public void test2() {
    Enhancer enhancer = new Enhancer();
    enhancer.setSuperclass(Service2.class);
    enhancer.setCallback(new MethodInterceptor() {
        @Override
        public Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
            System.out.println("调用方法:" + method);
            Object result = methodProxy.invokeSuper(o, objects);
            return result;
        }
    });
    Service2 proxy = (Service2) enhancer.create();
    proxy.m1(); //@1
}

注意上面@1的代码，只调用了m1方法，看一下输出效果：

调用方法:public void com.javacode2018.lesson001.demo17.Service2.m1()
我是m1方法
调用方法:public void com.javacode2018.lesson001.demo17.Service2.m2()
我是m2方法

从输出中可以看出m1和m2方法都被拦截器处理了，而m2方法是在Service1的m1方法中调用的，也被拦截处理了。

spring中的@configuration注解就是采用这种方式实现的，给大家上个@configuration案例眼熟一下：

package com.javacode2018.lesson001.demo17;

import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

@Configuration
public class Config {

    @Bean
    public C1 c1(){
        return new C1();
    }
    @Bean
    public C2 c2(){
        C1 c1 = this.c1(); //@1
        return new C2(c1);
    }
    @Bean
    public C3 c3(){
        C1 c1 = this.c1(); //@2
        return new C3(c1);
    }

    public static class C1{}

    public static class C2{
        private C1 c1;

        public C2(C1 c1) {
            this.c1 = c1;
        }
    }
    public static class C3{
        private C1 c1;

        public C3(C1 c1) {
            this.c1 = c1;
        }
    }

}

上面代码中C2和C3依赖于C1，都是通过构造器注入C1，注意代码中的@1和@2都是调用c1方法获取容器中的C1，如何确保多次获取的C1都是一个的？这个地方就是使用cglib代理拦截@Bean注解的方法来实现的。

案例3：拦截所有方法并返回固定值（FixedValue）

当调用某个类的任何方法的时候，都希望返回一个固定的值，此时可以使用FixedValue接口，如下：

enhancer.setCallback(new FixedValue() {
            @Override
            public Object loadObject() throws Exception {
                return "路人甲";
            }
        });

上面创建的代理对象，调用其任意方法返回的都是"路人甲"。

案例代码如下：

创建一个类Service3，如下：

package com.javacode2018.lesson001.demo17;

public class Service3 {
    public String m1() {
        System.out.println("我是m1方法");
        return "hello:m1";
    }

    public String m2() {
        System.out.println("我是m2方法");
        return "hello:m2";
    }
}

对用的测试用例：

@Test
public void test3() {
    Enhancer enhancer = new Enhancer();
    enhancer.setSuperclass(Service3.class);
    enhancer.setCallback(new FixedValue() {
        @Override
        public Object loadObject() throws Exception {
            return "路人甲";
        }
    });
    Service3 proxy = (Service3) enhancer.create();
    System.out.println(proxy.m1());//@1
    System.out.println(proxy.m2()); //@2
    System.out.println(proxy.toString());//@3
}

@1、@2、@3调用了代理对象的3个方法，运行输出：

运行输出：

路人甲
路人甲
路人甲

可以看出输出的都是一个拱顶的值。

案例4：直接放行，不做任何操作（NoOp.INSTANCE）

Callback接口下面有个子接口org.springframework.cglib.proxy.NoOp，将这个作为Callback的时候，被调用的方法会直接放行，像没有任何代理一样，感受一下效果：

@Test
public void test6() {
    Enhancer enhancer = new Enhancer();
    enhancer.setSuperclass(Service3.class);
    enhancer.setCallback(NoOp.INSTANCE);
    Service3 proxy = (Service3) enhancer.create();
    System.out.println(proxy.m1());
    System.out.println(proxy.m2());
}

运行输出：

我是m1方法
hello:m1
我是m2方法
hello:m2

从输出中可以看出，被调用的方法没有被代理做任何处理，直接进到目标类Service3的方法中了。

案例5：不同的方法使用不同的拦截器（CallbackFilter）

有个类如下：

package com.javacode2018.lesson001.demo17;

public class Service4 {
    public void insert1() {
        System.out.println("我是insert1");
    }

    public void insert2() {
        System.out.println("我是insert2");
    }

    public String get1() {
        System.out.println("我是get1");
        return "get1";
    }

    public String get2() {
        System.out.println("我是get2");
        return "get2";
    }
}

需求，给这个类创建一个代理需要实现下面的功能：

以insert开头的方法需要统计方法耗时
以get开头的的方法直接返回固定字符串欢迎和【易兮科技】一起学spring！

下来看代码，然后再解释：

@Test
public void test4() {
    Enhancer enhancer = new Enhancer();
    enhancer.setSuperclass(Service4.class);
    //创建2个Callback
    Callback[] callbacks = {
            //这个用来拦截所有insert开头的方法
            new MethodInterceptor() {
                @Override
                public Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
                    long starTime = System.nanoTime();
                    Object result = methodProxy.invokeSuper(o, objects);
                    long endTime = System.nanoTime();
                    System.out.println(method + "，耗时(纳秒):" + (endTime - starTime));
                    return result;
                }
            },
            //下面这个用来拦截所有get开头的方法，返回固定值的
            new FixedValue() {
                @Override
                public Object loadObject() throws Exception {
                    return "易兮科技";
                }
            }
    };
    enhancer.setCallbackFilter(new CallbackFilter() {
        @Override
        public int accept(Method method) {
            return 0;
        }
    });
    //调用enhancer的setCallbacks传递Callback数组
    enhancer.setCallbacks(callbacks);
    /**
     * 设置过滤器CallbackFilter
     * CallbackFilter用来判断调用方法的时候使用callbacks数组中的哪个Callback来处理当前方法
     * 返回的是callbacks数组的下标
     */
    enhancer.setCallbackFilter(new CallbackFilter() {
        @Override
        public int accept(Method method) {
            //获取当前调用的方法的名称
            String methodName = method.getName();
            /**
             * 方法名称以insert开头，
             * 返回callbacks中的第1个Callback对象来处理当前方法，
             * 否则使用第二个Callback处理被调用的方法
             */
            return methodName.startsWith("insert") ? 0 : 1;
        }
    });
    Service4 proxy = (Service4) enhancer.create();
    System.out.println("---------------");
    proxy.insert1();
    System.out.println("---------------");
    proxy.insert2();
    System.out.println("---------------");
    System.out.println(proxy.get1());
    System.out.println("---------------");
    System.out.println(proxy.get2());

}

运行输出：

---------------
我是insert1
public void com.javacode2018.lesson001.demo17.Service4.insert1()，耗时(纳秒):15396100
---------------
我是insert2
public void com.javacode2018.lesson001.demo17.Service4.insert2()，耗时(纳秒):66200
---------------
易兮科技
---------------
易兮科技

代码说明：

由于需求中要对不同的方法做不同的处理，所以需要有2个Callback对象，当调用代理对象的方法的时候，具体会走哪个Callback呢，此时会通过CallbackFilter中的accept来判断，这个方法返回callbacks数组的索引。

上面这个案例还有一种简单的实现，见案例6

案例6：对案例5的优化（CallbackHelper）

cglib中有个CallbackHelper类，可以对案例5的代码进行有环，CallbackHelper类相当于对一些代码进行了封装，方便实现案例5的需求，实现如下：

@Test
public void test5() {
    Enhancer enhancer = new Enhancer();
    //创建2个Callback
    Callback costTimeCallback = (MethodInterceptor) (Object o, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) -> {
        long starTime = System.nanoTime();
        Object result = methodProxy.invokeSuper(o, objects);
        long endTime = System.nanoTime();
        System.out.println(method + "，耗时(纳秒):" + (endTime - starTime));
        return result;
    };
    //下面这个用来拦截所有get开头的方法，返回固定值的
    Callback fixdValueCallback = (FixedValue) () -> "路人甲Java";
    CallbackHelper callbackHelper = new CallbackHelper(Service4.class, null) {
        @Override
        protected Object getCallback(Method method) {
            return method.getName().startsWith("insert") ? costTimeCallback : fixdValueCallback;
        }
    };
    enhancer.setSuperclass(Service4.class);
    //调用enhancer的setCallbacks传递Callback数组
    enhancer.setCallbacks(callbackHelper.getCallbacks());
    /**
     * 设置CallbackFilter,用来判断某个方法具体走哪个Callback
     */
    enhancer.setCallbackFilter(callbackHelper);
    Service4 proxy = (Service4) enhancer.create();
    System.out.println("---------------");
    proxy.insert1();
    System.out.println("---------------");
    proxy.insert2();
    System.out.println("---------------");
    System.out.println(proxy.get1());
    System.out.println("---------------");
    System.out.println(proxy.get2());

}

运行输出：

---------------
我是insert1
public void com.javacode2018.lesson001.demo17.Service4.insert1()，耗时(纳秒):9777500
---------------
我是insert2
public void com.javacode2018.lesson001.demo17.Service4.insert2()，耗时(纳秒):50600
---------------
路人甲Java
---------------
路人甲Java

输出效果和案例4一模一样的，上面重点在于CallbackHelper，里面做了一些封装，有兴趣的可以去看一下源码，比较简单。

案例6：实现通用的统计任意类方法耗时代理类

直接上代码，比较简单，如下：

package com.javacode2018.lesson001.demo17;


import org.springframework.cglib.proxy.Enhancer;
import org.springframework.cglib.proxy.MethodInterceptor;
import org.springframework.cglib.proxy.MethodProxy;

import java.lang.reflect.Method;

public class CostTimeProxy implements MethodInterceptor {
    //目标对象
    private Object target;

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

    @Override
    public Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
        long starTime = System.nanoTime();
        //调用被代理对象（即target）的方法，获取结果
        Object result = method.invoke(target, objects); //@1
        long endTime = System.nanoTime();
        System.out.println(method + "，耗时(纳秒)：" + (endTime - starTime));
        return result;
    }

    /**
     * 创建任意类的代理对象
     *
     * @param target
     * @param <T>
     * @return
     */
    public static <T> T createProxy(T target) {
        CostTimeProxy costTimeProxy = new CostTimeProxy(target);
        Enhancer enhancer = new Enhancer();
        enhancer.setCallback(costTimeProxy);
        enhancer.setSuperclass(target.getClass());
        return (T) enhancer.create();
    }
}

我们可以直接使用上面的静态方法createProxy来为目标对象target创建一个代理对象，被代理的对象自动实现方法调用耗时统计。

@1：调用被代理对象的方法获取真正的结果。

使用非常简单，来个测试用例，如下：

@Test
public void test7() {
    //创建Service1代理
    Service1 service1 = CostTimeProxy.createProxy(new Service1());
    service1.m1();

    //创建Service3代理
    Service3 service3 = CostTimeProxy.createProxy(new Service3());
    System.out.println(service3.m1());
}

运行输出：

我是m1方法
public void com.javacode2018.lesson001.demo17.Service1.m1()，耗时(纳秒)：53200
我是m1方法
public java.lang.String com.javacode2018.lesson001.demo17.Service3.m1()，耗时(纳秒)：49200
hello:m1

CGLIB和Java动态代理的区别

Java动态代理只能够对接口进行代理，不能对普通的类进行代理（因为所有生成的代理类的父类为Proxy，Java类继承机制不允许多重继承）；CGLIB能够代理普通类；
Java动态代理使用Java原生的反射API进行操作，在生成类上比较高效；CGLIB使用ASM框架直接对字节码进行操作，在类的执行过程中比较高效
代理的就介绍到这里，spring中很多地方会用到这块，所以大家一定要熟悉，欢迎大家留言交流

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原始发表：2020/10/25 ，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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