Java提高班（六）反射和动态代理（JDK Proxy和Cglib）
反射和动态代理放有一定的相关性，但单纯的说动态代理是由反射机制实现的，其实是不够全面不准确的，动态代理是一种功能行为，而它的实现方法有很多。要怎么理解以上这句话，请看下文。
一、反射
反射机制是 Java 语言提供的一种基础功能，赋予程序在运行时自省（introspect，官方用语）的能力。通过反射我们可以直接操作类或者对象，比如获取某个对象的类定义，获取类声明的属性和方法，调用方法或者构造对象，甚至可以运行时修改类定义。
1、获取类（Class）对象
获取类对象有三种方法：
- 通过forName() -> 示例：Class.forName(“PeopleImpl”)
- 通过getClass() -> 示例：new PeopleImpl().getClass()
- 直接获取.class -> 示例：PeopleImpl.class
2、类的常用方法
- getName()：获取类完整方法；
- getSuperclass()：获取类的父类；
- newInstance()：创建实例对象；
- getFields()：获取当前类和父类的public修饰的所有属性；
- getDeclaredFields()：获取当前类（不包含父类）的声明的所有属性；
- getMethod()：获取当前类和父类的public修饰的所有方法；
- getDeclaredMethods()：获取当前类（不包含父类）的声明的所有方法；
更多方法：http://icdn.apigo.cn/blog/class-all-method.png
3、类方法调用
反射要调用类中的方法，需要通过关键方法“invoke()”实现的，方法调用也分为三种：
- 静态（static）方法调用
- 普通方法调用
- 私有方法调用
以下会分别演示，各种调用的实现代码，各种调用的公共代码部分，如下：
// 此段代码为公共代码
interface People {
int parentAge = 18;
public void sayHi(String name);
}
class PeopleImpl implements People {
private String privSex = "男";
public String race = "汉族";
@Override
public void sayHi(String name) {
System.out.println("hello," + name);
}
private void prvSayHi() {
System.out.println("prvSayHi~");
}
public static void getSex() {
System.out.println("18岁");
}
}
3.1 静态方法调用
// 核心代码（省略了抛出异常的声明）
public static void main(String[] args) {
Class myClass = Class.forName("example.PeopleImpl");
// 调用静态（static）方法
Method getSex = myClass.getMethod("getSex");
getSex.invoke(myClass);
}
静态方法的调用比较简单，使用 getMethod(xx) 获取到对应的方法，直接使用 invoke(xx)就可以了。
3.2 普通方法调用
普通非静态方法调用，需要先获取类示例，通过“newInstance()”方法获取，核心代码如下：
Class myClass = Class.forName("example.PeopleImpl");
Object object = myClass.newInstance();
Method method = myClass.getMethod("sayHi",String.class);
method.invoke(object,"老王");
getMethod 获取方法，可以声明需要传递的参数的类型。
3.3 调用私有方法
调用私有方法，必须使用“getDeclaredMethod(xx)”获取本类所有什么的方法，代码如下：
Class myClass = Class.forName("example.PeopleImpl");
Object object = myClass.newInstance();
Method privSayHi = myClass.getDeclaredMethod("privSayHi");
privSayHi.setAccessible(true); // 修改访问限制
privSayHi.invoke(object);
除了“getDeclaredMethod(xx)”可以看出，调用私有方法的关键是设置 setAccessible(true) 属性，修改访问限制，这样设置之后就可以进行调用了。
4、总结
1.在反射中核心的方法是 newInstance() 获取类实例，getMethod(…) 获取方法，使用 invoke(…) 进行方法调用，通过 setAccessible 修改私有变量/方法的访问限制。
2.获取属性/方法的时候有无“Declared”的区别是，带有 Declared 修饰的方法或属性，可以获取本类的所有方法或属性（private 到 public），但不能获取到父类的任何信息；非 Declared 修饰的方法或属性，只能获取 public 修饰的方法或属性，并可以获取到父类的信息，比如 getMethod(…)和getDeclaredMethod(…)。
二、动态代理
动态代理是一种方便运行时动态构建代理、动态处理代理方法调用的机制，很多场景都是利用类似机制做到的，比如用来包装 RPC 调用、面向切面的编程（AOP）。
实现动态代理的方式很多，比如 JDK 自身提供的动态代理，就是主要利用了上面提到的反射机制。还有其他的实现方式，比如利用传说中更高性能的字节码操作机制，类似 ASM、cglib（基于 ASM）等。
动态代理解决的问题？
首先，它是一个代理机制。如果熟悉设计模式中的代理模式，我们会知道，代理可以看作是对调用目标的一个包装，这样我们对目标代码的调用不是直接发生的，而是通过代理完成。通过代理可以让调用者与实现者之间解耦。比如进行 RPC 调用，通过代理，可以提供更加友善的界面。还可以通过代理，可以做一个全局的拦截器。
1、JDK Proxy 动态代理
JDK Proxy 是通过实现 InvocationHandler 接口来实现的，代码如下：
interface Animal {
void eat();
}
class Dog implements Animal {
@Override
public void eat() {
System.out.println("The dog is eating");
}
}
class Cat implements Animal {
@Override
public void eat() {
System.out.println("The cat is eating");
}
}
// JDK 代理类
class AnimalProxy implements InvocationHandler {
private Object target; // 代理对象
public Object getInstance(Object target) {
this.target = target;
// 取得代理对象
return Proxy.newProxyInstance(target.getClass().getClassLoader(), target.getClass().getInterfaces(), this);
}
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
System.out.println("调用前");
Object result = method.invoke(target, args); // 方法调用
System.out.println("调用后");
return result;
}
}
public static void main(String[] args) {
// JDK 动态代理调用
AnimalProxy proxy = new AnimalProxy();
Animal dogProxy = (Animal) proxy.getInstance(new Dog());
dogProxy.eat();
}
如上代码，我们实现了通过动态代理，在所有请求之前和之后打印了一个简单的信息。
注意： JDK Proxy 只能代理实现接口的类（即使是extends继承类也是不可以代理的）。
JDK Proxy 为什么只能代理实现接口的类？
这个问题要从动态代理的实现方法 newProxyInstance 源码说起：
@CallerSensitive
public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,
Class<?>[] interfaces,
InvocationHandler h)
throws IllegalArgumentException
{
// 省略其他代码
来看前两个源码参数说明：
* @param loader the class loader to define the proxy class
* @param interfaces the list of interfaces for the proxy class to implement
- loader：为类加载器，也就是 target.getClass().getClassLoader()
- interfaces：接口代理类的接口实现列表
所以这个问题的源头，在于 JDK Proxy 的源码设计。如果要执意动态代理，非接口实现类就会报错：
Exception in thread “main” java.lang.ClassCastException: com.sun.proxy.$Proxy0 cannot be cast to xxx
2、Cglib 动态代理
JDK 动态代理机制只能代理实现了接口的类，Cglib 是针对类来实现代理的，他的原理是对指定的目标类生成一个子类，并覆盖其中方法实现增强，但因为采用的是继承，所以不能对 final 修饰的类进行代理。
Cglib 可以通过 Maven 直接进行版本引用，Maven 版本地址：https://mvnrepository.com/artifact/cglib/cglib
本文使用的是最新版本 3.2.9 的 Cglib，在 pom.xml 添加如下引用：
<dependency>
<groupId>cglib</groupId>
<artifactId>cglib</artifactId>
<version>3.2.9</version>
</dependency>
Cglib 代码实现，如下：
class Panda {
public void eat() {
System.out.println("The panda is eating");
}
}
class CglibProxy implements MethodInterceptor {
private Object target; // 代理对象
public Object getInstance(Object target) {
this.target = target;
Enhancer enhancer = new Enhancer();
// 设置父类为实例类
enhancer.setSuperclass(this.target.getClass());
// 回调方法
enhancer.setCallback(this);
// 创建代理对象
return enhancer.create();
}
@Override
public Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
System.out.println("调用前");
Object result = methodProxy.invokeSuper(o, objects); // 执行方法调用
System.out.println("调用后");
return result;
}
}
public static void main(String[] args) {
// CGLIB 动态代理调用
CglibProxy proxy = new CglibProxy();
Panda panda = (Panda)proxy.getInstance(new Panda());
panda.eat();
}
cglib 的调用通过实现 MethodInterceptor 接口的 intercept 方法，调用 invokeSuper 进行动态代理的，可以直接对普通类进行动态代理。
三、JDK Proxy VS Cglib
JDK Proxy 的优势：
- 最小化依赖关系，减少依赖意味着简化开发和维护，JDK 本身的支持，更加可靠；
- 平滑进行 JDK 版本升级，而字节码类库通常需要进行更新以保证在新版上能够使用；
Cglib 框架的优势：
- 可调用普通类，不需要实现接口；
- 高性能；
总结： 需要注意的是，我们在选型中，性能未必是唯一考量，可靠性、可维护性、编程工作量等往往是更主要的考虑因素，毕竟标准类库和反射编程的门槛要低得多，代码量也是更加可控的，如果我们比较下不同开源项目在动态代理开发上的投入，也能看到这一点。
本文所有示例代码：https://github.com/vipstone/java-core-example.git
四、参考文档
Java核心技术36讲
Java反射与动态代理：https://www.cnblogs.com/hanganglin/p/4485999.html
如果觉得本文对您有帮助，请我喝杯咖啡吧。
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