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news 2025/7/1 8:26:00

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动态代理是基于什么原理?

Java 反射机制，动态代理是基于什么原理？

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。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，甚至可以在运行时修改类定义。

自省（introspection）指的是程序在运行时能够自我检查和自我修改的能力。在 Java 中，反射机制就是实现自省的一种手段，可以通过它在运行时动态地获取类的信息，包括类的属性、方法、构造函数等，以及在运行时创建对象、调用方法等操作。反射机制的核心是一个名为 Class 的类，它表示一个 Java 类型，通过它可以获取类的各种信息。反射机制在很多场景下都有用武之地，例如编写框架、编写插件、进行调试等

比如jdk自身提供的动态代理，就是利用了反射机制。用来包装RPC调用，面向切面编程。

1.反射机制

java.lang.reflect包下的相关抽象。Class，Field，Method，Construct等，这些就是我们去操作类和对象的元数据对应。

反射提供的AccessibleObject.setAccessible(boolean flag)。他的子类大都重写了此方法，这里所谓的Accessible可以理解成修饰成员的public，protected，private，这意味着我们可以在运行时修改成员访问限制！

setAccessible的应用场景非常普遍，遍布日常开发，测试，依赖注入等各种框架中。比如ORM框架中，我们为一个Java实体对象，运行时自动生成setter，getter的逻辑，这是加载或者持久化数据非常必要的，框架通常可以利用反射做这个事情，而不需要我们手动写类似的重复代码。

比如：@Data注解是Lombok提供的一个注解，它通过在编译时使用Java注解处理器生成Java类的方法，自动生成Java类的构造函数、getter、setter、equals、hashCode和toString等方法，从而简化了Java类的开发。其中，生成的getter和setter方法就是通过反射机制实现的，可以直接访问类的私有成员变量。

另一个典型场景就是绕过 API 访问控制。我们日常开发时可能被迫要调用内部 API 去做些事情，比如，自定义的高性能 NIO 框架需要显式地释放 DirectBuffer，使用反射绕开限制是一种常见办法。

以下是常用的 Class 类的方法：getConstructors()：获取该类所有 public 构造方法的数组。
getDeclaredConstructors()：获取该类所有构造方法的数组，包括 private 方法。
getMethods()：获取该类所有 public 方法的数组，包括从基类继承的方法。
getDeclaredMethods()：获取该类所有方法的数组，包括 private 方法，但不包括继承的方法。
getFields()：获取该类所有 public 成员变量的数组。
getDeclaredFields()：获取该类所有成员变量的数组，包括 private 成员变量，但不包括继承的成员变量。
newInstance()：通过该类的无参构造方法创建一个实例对象。
getSimpleName()：获取该类的简单类名。
getCanonicalName()：获取该类的规范化名称。
isInterface()：判断该类是否为接口。
isArray()：判断该类是否为数组类型。
isPrimitive()：判断该类是否为基本类型。

2.动态代理

首先，他是一个代理机制。

可以看做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。很多动态代理场景，可以看做装饰器模式应用。

装饰器（Decorator）模式是一种结构型设计模式，它允许在不改变对象自身的基础上，在程序运行期间动态地为对象添加功能。该模式实现了一种“即插即用”的设计思想，能够在运行时动态地增加或删除对象的职责。

在装饰器模式中，装饰器类和被装饰类具有相同的接口，这样装饰器对象就可以取代被装饰对象。装饰器类中包含了被装饰对象的实例，并且可以在运行时动态地为被装饰对象添加功能。当需要增加或删除对象的职责时，只需要在运行时动态地向对象添加或删除装饰器即可。

下面是一个简单的装饰器模式的示例：

// Component 接口
interface Component {void operation();
}// ConcreteComponent 类
class ConcreteComponent implements Component {public void operation() {System.out.println("ConcreteComponent.operation() called.");}
}// Decorator 类
abstract class Decorator implements Component {protected Component component;public Decorator(Component component) {this.component = component;}public void operation() {component.operation();}
}// ConcreteDecorator 类
class ConcreteDecorator extends Decorator {public ConcreteDecorator(Component component) {super(component);}public void operation() {super.operation();System.out.println("ConcreteDecorator.operation() called.");}
}// 测试代码
Component component = new ConcreteComponent(); // 创建被装饰对象
component.operation(); // 调用被装饰对象的方法
component = new ConcreteDecorator(component); // 动态地为对象添加装饰器
component.operation(); // 调用被装饰对象的方法，同时加上了装饰器的功能

在上面的示例中，Component 是抽象的组件接口，定义了组件的基本操作。ConcreteComponent 是具体的组件类，实现了组件接口中的方法。Decorator 是装饰器类，实现了组件接口并包含了一个组件对象，它的作用是对组件对象进行包装，可以在运行时动态地为组件添加新的功能。ConcreteDecorator 是具体的装饰器类，实现了装饰器接口，并重写了 operation 方法，增加了新的功能。

在测试代码中，首先创建了一个具体的组件对象 ConcreteComponent，并调用其 operation 方法，输出了一条信息。然后创建了一个具体的装饰器对象 ConcreteDecorator，并将被装饰对象传递给它。最后再次调用被装饰对象的 operation 方法，此时输出的信息中包含了装饰器的功能。

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，框架内部的寻址、序列化、反序列化等，对于调用者往往是没有太大意义的，通过代理，可以提供更加友善的界面。


public class MyDynamicProxy {public static void main (String[] args) {HelloImpl hello = new HelloImpl();MyInvocationHandler handler = new MyInvocationHandler(hello);// 构造代码实例Hello proxyHello = (Hello) Proxy.newProxyInstance(HelloImpl.class.getClassLoader(), new Class<?>[]{Hello.class}, handler);// 调用代理方法proxyHello.sayHello();}
}
interface Hello {void sayHello();
}class HelloImpl implements Hello {@Overridepublic void sayHello() {System.out.println("Hello World");}}class MyInvocationHandler implements InvocationHandler {private Object target;public MyInvocationHandler(Object target) {this.target = target;}@Overridepublic Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)throws Throwable {System.out.println("Invoking sayHello");Object result = method.invoke(target, args);return result;}}

Invoking sayHello
Hello World

从api设计来说, 这样设计仍然有很大的局限性, 因为它是以接口为中心的, 相当于增加了一种对于被调用者没有太大意义的限制. 我们实例化的事proxy对象, 而不是真正的被调用的类型, 这在实践中可能会带来各种不便和能力退化.

但是，如果调用者没有实现接口，我们又该怎么解决呢？

可以选择cglib，cglib 动态代理采取的是创建目标类的子类的方式，因为是子类化，我们可以达到近似使用
被调用者本身的效果。在 Spring 编程中，框架通常会处理这种情况，当然我们也可以显式
指定。

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，可能比 cglib 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 Java 上能够使用。
代码实现简单。
cglib 框架的优势：
有的时候调用目标可能不便实现额外接口，从某种角度看，限定调用者实现接口是有些侵入性的实践，类似 cglib 动态代理就没有这种限制。
只操作我们关心的类，而不必为其他相关类增加工作量。
高性能。

补充说明：

proxy到底是如何实现的？

Java中的动态代理技术就是利用Proxy类和InvocationHandler接口实现的。其实质是，在程序运行时动态生成一个代理类，在代理类中生成需要代理的方法的字节码，然后通过调用字节码实现方法的代理。在调用代理类的方法时，会通过代理类的对象调用InvocationHandler接口的invoke()方法来调用被代理类的方法。

具体实现步骤如下：
1. 创建一个实现InvocationHandler接口的类，该类中需要持有一个被代理类的引用。
2. 通过Proxy类的静态方法newProxyInstance()创建代理类的实例。该方法接收三个参数，分别是：
- 类加载器(ClassLoader)
- 代理类要实现的接口列表(Class<?>[])
- 一个实现InvocationHandler接口的对象(InvocationHandler)
1. 在调用代理类的方法时，实际上是调用了InvocationHandler接口的invoke()方法。在invoke()方法中，可以通过反射来调用被代理类的方法，并实现代理逻辑。
需要注意的是，如果被代理的类没有实现任何接口，就不能使用JDK动态代理。这时可以使用CGLIB库来实现动态代理，CGLIB是通过继承的方式实现代理的。

在代理对象调用方法时，会被转发到 InvocationHandler 的 invoke 方法，通过这个方法可以对方法调用进行拦截，并进行必要的处理。在 invoke 方法中，可以调用目标对象的方法，也可以不调用，也可以在方法调用前后添加其他的逻辑。