前言
前面我们简单介绍了代理模式的使用Android设计模式详解之代理模式，我们也明白了动态代理模式的重要性，那动态代理究竟是如何实现将方法交给InvocationHandler.invoke执行的呢？本文就从源码的角度一步步去探究这个问题；
源码分析
从前面一篇文章我们知道动态代理是通过调用 Proxy.newProxyInstance()方法来实现的，我们就从这个方法入手
Proxy.newProxyInstance()方法：
//constructorParams成员变量
private static final Class<?>[] constructorParams =
{ InvocationHandler.class };
public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,
Class<?>[] interfaces,
InvocationHandler h)
throws IllegalArgumentException
{
//先检查传入的InvocationHandler是否为空,为空则直接抛空指针
Objects.requireNonNull(h);
//克隆一份代理接口，并通过传入的classLoader去获取一个代理class
final Class<?>[] intfs = interfaces.clone();
Class<?> cl = getProxyClass0(loader, intfs);
try {
//获取代理class的带有InvocationHandler参数的构造函数
final Constructor<?> cons = cl.getConstructor(constructorParams);
final InvocationHandler ih = h;
//如果构造函数是私有的，反射设置可访问
if (!Modifier.isPublic(cl.getModifiers())) {
cons.setAccessible(true);
}
//通过反射生成代理对象
return cons.newInstance(new Object[]{h});
} catch (IllegalAccessException|InstantiationException e) {
throw new InternalError(e.toString(), e);
} catch (InvocationTargetException e) {
Throwable t = e.getCause();
if (t instanceof RuntimeException) {
throw (RuntimeException) t;
} else {
throw new InternalError(t.toString(), t);
}
} catch (NoSuchMethodException e) {
throw new InternalError(e.toString(), e);
}
}
整体看下来还是比较轻松的，主要就是通过传入的类加载器、代理接口以及InvocationHandler调用反射去创建一个代理类的对象实例；
这里我们再重点分析下代理类的创建流程， Class<?> cl = getProxyClass0(loader, intfs);这段代码
//proxyClassCache缓存
private static final WeakCache<ClassLoader, Class<?>[], Class<?>>
proxyClassCache = new WeakCache<>(new KeyFactory(), new ProxyClassFactory());
private static Class<?> getProxyClass0(ClassLoader loader,
Class<?>... interfaces) {
if (interfaces.length > 65535) {
throw new IllegalArgumentException("interface limit exceeded");
}
//很明显这里做了缓存处理
return proxyClassCache.get(loader, interfaces);
}
可以看到代理类最终是交给ProxyClassFactory工厂类创建的，我们就重点看下ProxyClassFactory
/**
* 一个工厂函数，在给定ClassLoader和接口数组的情况下生成、定义和返回代理类。
*/
private static final class ProxyClassFactory
implements BiFunction<ClassLoader, Class<?>[], Class<?>>
{
// 代理类的后缀
private static final String proxyClassNamePrefix = "$Proxy";
// 用于生成唯一代理类名的下一个数字
private static final AtomicLong nextUniqueNumber = new AtomicLong();
@Override
public Class<?> apply(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces) {
Map<Class<?>, Boolean> interfaceSet = new IdentityHashMap<>(interfaces.length);
//遍历代理接口
for (Class<?> intf : interfaces) {
Class<?> interfaceClass = null;
try {
//反射获取代理接口对应的class
interfaceClass = Class.forName(intf.getName(), false, loader);
} catch (ClassNotFoundException e) {
}
if (interfaceClass != intf) {
//通过classLoader加载的class与原代理接口不一致则抛异常
throw new IllegalArgumentException(
intf + " is not visible from class loader");
}
//反射获取代理接口对应的class不是一个接口则抛异常
if (!interfaceClass.isInterface()) {
throw new IllegalArgumentException(
interfaceClass.getName() + " is not an interface");
}
//验证代理接口是否重复
if (interfaceSet.put(interfaceClass, Boolean.TRUE) != null) {
throw new IllegalArgumentException(
"repeated interface: " + interfaceClass.getName());
}
}
String proxyPkg = null; //代理类包名
int accessFlags = Modifier.PUBLIC | Modifier.FINAL;
//遍历代理接口，获取包名信息
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");
}
}
}
if (proxyPkg == null) {
proxyPkg = "";
}
{
//获取接口中的所有方法
List<Method> methods = getMethods(interfaces);
//根据方法签名等信息进行排序
Collections.sort(methods, ORDER_BY_SIGNATURE_AND_SUBTYPE);
//如果方法中的任何两个方法具有相同的名称和参数，但返回类型不一致，则抛异常
validateReturnTypes(methods);
//获取所有的异常集合、方法集合
List<Class<?>[]> exceptions = deduplicateAndGetExceptions(methods);
Method[] methodsArray = methods.toArray(new Method[methods.size()]);
Class<?>[][] exceptionsArray = exceptions.toArray(new Class<?>[exceptions.size()][]);
//代理类名依次递增
long num = nextUniqueNumber.getAndIncrement();
String proxyName = proxyPkg + proxyClassNamePrefix + num;
//生成代码类
return generateProxy(proxyName, interfaces, loader, methodsArray,
exceptionsArray);
}
}
}
代理类的创建工作交给ProxyClassFactory工厂来完成，ProxyClassFactory.apply方法会遍历所有的代理接口，并做校验、方法排序等工作，最终会调用generateProxy方法来生成代理类,而generateProxy方法是一个native方法！！！
private static native Class<?> generateProxy(String name, Class<?>[] interfaces,
ClassLoader loader, Method[] methods,
Class<?>[][] exceptions);
经过上面的步骤，就通过调用 Proxy.newProxyInstance()方法生成了代理类，并创建了代理类的实例对象返回；
那这个创建的代理类长什么样呢？为什么通过代理类的对象调用代理接口方法就可以执行到InvocationHandler.invoke方法中呢？
我们在调用 Proxy.newProxyInstance()方法前，修改下系统属性如下：
//修改属性设置保存生成的proxy文件
System.getProperties().setProperty("jdk.proxy.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles", "true")
这样我们就可以看到生成的代理对象
我这里还是前面的租客租房例子，生成的代理对象如下：
package com.sun.proxy;
import com.crystal.essayjoker.pattern.proxy.dynamic.IRental;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
import java.lang.reflect.UndeclaredThrowableException;
public final class $Proxy0 extends Proxy implements IRental {
private static Method m1;
private static Method m3;
private static Method m4;
private static Method m2;
private static Method m0;
public $Proxy0(InvocationHandler var1) throws {
super(var1);
}
public final boolean equals(Object var1) throws {
try {
return (Boolean)super.h.invoke(this, m1, new Object[]{var1});
} catch (RuntimeException | Error var3) {
throw var3;
} catch (Throwable var4) {
throw new UndeclaredThrowableException(var4);
}
}
public final void renting() throws {
try {
super.h.invoke(this, m3, (Object[])null);
} catch (RuntimeException | Error var2) {
throw var2;
} catch (Throwable var3) {
throw new UndeclaredThrowableException(var3);
}
}
public final void rentingOut() throws {
try {
super.h.invoke(this, m4, (Object[])null);
} catch (RuntimeException | Error var2) {
throw var2;
} catch (Throwable var3) {
throw new UndeclaredThrowableException(var3);
}
}
public final String toString() throws {
try {
return (String)super.h.invoke(this, m2, (Object[])null);
} catch (RuntimeException | Error var2) {
throw var2;
} catch (Throwable var3) {
throw new UndeclaredThrowableException(var3);
}
}
public final int hashCode() throws {
try {
return (Integer)super.h.invoke(this, m0, (Object[])null);
} catch (RuntimeException | Error var2) {
throw var2;
} catch (Throwable var3) {
throw new UndeclaredThrowableException(var3);
}
}
static {
try {
m1 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("equals", Class.forName("java.lang.Object"));
m3 = Class.forName("com.crystal.essayjoker.pattern.proxy.dynamic.IRental").getMethod("renting");
m4 = Class.forName("com.crystal.essayjoker.pattern.proxy.dynamic.IRental").getMethod("rentingOut");
m2 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("toString");
m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode");
} catch (NoSuchMethodException var2) {
throw new NoSuchMethodError(var2.getMessage());
} catch (ClassNotFoundException var3) {
throw new NoClassDefFoundError(var3.getMessage());
}
}
}
可以看到调用proxy的代理方法最终还是通过反射调用传入的InvocationHandler的invoke方法，至此谜题解开；
总结
动态代理的实现原理：
调用 Proxy.newProxyInstance()方法会通过反射带有InvocationHandler参数的构造函数生成代理类，并返回代理类的实例，当调用代理类的方法时，又会通过反射执行InvocationHandler对应的invoke方法，从而实现动态代理这套机制；
结语
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