代理是一种常用的设计模式，其目的就是为其他对象提供一个代理以控制对某个对象的访问。代理类负责为委托类预处理消息，过滤消息并转发消息，以及进行消息被委托类执行后的后续处理。

动态代理是一种比较常用的代理方式，也许你已经很熟悉它的使用了，但是它的实现原理你是否搞懂？不得不说搞懂动态代理的机制是很有必要的。为什么？当前十分火爆的Retrofit你应该很熟悉，没错，Retrofit就使用了动态代理。这么牛逼的框架都在使用的技术，你还不来学学它的原理么。

注意：JDK动态代理要求被代理类必须实现接口，而且对于private方法JDK动态代理也是无能无力的。当然，你会说那还玩毛线，直接用CGLIB不就行了，没错，CGLIB直接支持类，但是很遗憾，CGLIB不能再Android中使用，Android虚拟机还是与JVM有不同之处的。

动态代理的特点是编译阶段没有代理类在运行时才生成代理类。

以下分析基于JDK1.7

示例下载（包含生成的代理类字节码文件，可以反编译查看）：http://download.csdn.net/download/json_it/10148805

1、使用示例

定义接口：

public interface ITestDynamicProxy {void doSomething();
}

实现类：

public class TestDynamicProxy implements ITestDynamicProxy {@Overridepublic void doSomething() {System.out.println("doSomething()");}
}

自定义InvocationHandler：

public class MyInvoxationHandler implements InvocationHandler {private Object proxied;public MyInvoxationHandler(Object proxied) {this.proxied = proxied;}@Overridepublic Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {System.out.println("你可以在这里做一些其他的工作=====");return method.invoke(proxied, args);}
}

动态代理使用：

public class MyDynamicProxy {public static void main(String[] args) {TestDynamicProxy testDynamicProxy = new TestDynamicProxy();ITestDynamicProxy proxy = (ITestDynamicProxy) Proxy.newProxyInstance(ITestDynamicProxy.class.getClassLoader(),new Class[] { ITestDynamicProxy.class },new MyInvoxationHandler(testDynamicProxy));proxy.doSomething();}
}

----> 你可以在这里做一些其他的工作=====

doSomething()

可以看到，代码量并不是很大。而且看起来也不是很复杂。说实话，以前初次接触动态代理的时候，我还是很疑惑的。这简短的几行代码背后到底发生了什么？动态代理给开发者带来了哪些惊喜呢？

2、原理分析

Proxy.newProxyInstance（...）是动态代理的入口，它为我们生成了代理类：

public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,Class<?>[] interfaces,InvocationHandler h)

该方法有三个参数：

ClassLoader：被代理类的类加载器；

Class<?> interfaces：被代理类实现的接口数组；
InvocationHandler：与被代理类关联的handler;

 @CallerSensitivepublic static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,Class<?>[] interfaces,InvocationHandler h)throws IllegalArgumentException{if (h == null) {throw new NullPointerException();}final Class<?>[] intfs = interfaces.clone();final SecurityManager sm = System.getSecurityManager();if (sm != null) {checkProxyAccess(Reflection.getCallerClass(), loader, intfs);}/** Look up or generate the designated proxy class.*/Class<?> cl = getProxyClass0(loader, intfs);//关键方法，获取代理类/** Invoke its constructor with the designated invocation handler.*/try {final Constructor<?> cons = cl.getConstructor(constructorParams);final InvocationHandler ih = h;if (sm != null && ProxyAccessHelper.needsNewInstanceCheck(cl)) {// create proxy instance with doPrivilege as the proxy class may// implement non-public interfaces that requires a special permissionreturn AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<Object>() {public Object run() {return newInstance(cons, ih);}});} else {return newInstance(cons, ih);//生成代理类的实例}} catch (NoSuchMethodException e) {throw new InternalError(e.toString());}}private static Object newInstance(Constructor<?> cons, InvocationHandler h) {try {return cons.newInstance(new Object[] {h} );//生成代理类的实例} catch (IllegalAccessException | InstantiationException e) {throw new InternalError(e.toString());} catch (InvocationTargetException e) {Throwable t = e.getCause();if (t instanceof RuntimeException) {throw (RuntimeException) t;} else {throw new InternalError(t.toString());}}}

可以看到，比较关键的方法是getProxyClass0（..）方法、

 private static Class<?> getProxyClass0(ClassLoader loader,Class<?>... interfaces) {if (interfaces.length > 65535) {throw new IllegalArgumentException("interface limit exceeded");}// If the proxy class defined by the given loader implementing// the given interfaces exists, this will simply return the cached copy;// otherwise, it will create the proxy class via the ProxyClassFactoryreturn proxyClassCache.get(loader, interfaces);}

在这个方法中，我们发现其使用了缓存，通过loader和interfaces来获取代理类。有了缓存，我们很自然的就会想到，如果缓存中存在，则直接使用。否则，生成新的代理类。关于如何缓存，不再介绍。我们只需抓住关键思想，毕竟缓存不是我们分析的重点。

那么，这个proxyClassCache是一个什么东西呢？

private static final WeakCache<ClassLoader, Class<?>[], Class<?>>proxyClassCache = new WeakCache<>(new KeyFactory(), new ProxyClassFactory());

它的两个参数让我们想到，第一个应该是用于产生Key的工厂，而第二个则是用于生成代理Class的工厂。

 public V get(K key, P parameter) {Objects.requireNonNull(parameter);expungeStaleEntries();Object cacheKey = CacheKey.valueOf(key, refQueue);// lazily install the 2nd level valuesMap for the particular cacheKeyConcurrentMap<Object, Supplier<V>> valuesMap = map.get(cacheKey);if (valuesMap == null) {ConcurrentMap<Object, Supplier<V>> oldValuesMap= map.putIfAbsent(cacheKey,valuesMap = new ConcurrentHashMap<>());if (oldValuesMap != null) {valuesMap = oldValuesMap;}}// create subKey and retrieve the possible Supplier<V> stored by that// subKey from valuesMapObject subKey = Objects.requireNonNull(subKeyFactory.apply(key, parameter));Supplier<V> supplier = valuesMap.get(subKey);Factory factory = null;while (true) {if (supplier != null) {// supplier might be a Factory or a CacheValue<V> instanceV value = supplier.get();//关键方法if (value != null) {return value;}}// else no supplier in cache// or a supplier that returned null (could be a cleared CacheValue// or a Factory that wasn't successful in installing the CacheValue)// lazily construct a Factoryif (factory == null) {factory = new Factory(key, parameter, subKey, valuesMap);}if (supplier == null) {supplier = valuesMap.putIfAbsent(subKey, factory);if (supplier == null) {// successfully installed Factorysupplier = factory;}// else retry with winning supplier} else {if (valuesMap.replace(subKey, supplier, factory)) {// successfully replaced// cleared CacheEntry / unsuccessful Factory// with our Factorysupplier = factory;} else {// retry with current suppliersupplier = valuesMap.get(subKey);}}}}

这段代码的主要思想是这样的：

查看缓存中是否存在 --> 如果存在，则直接返回supplier,get（）-->如果不存在，则先生成Supplier（Factory是Supplier的子类），然后通过get（）方法返回代理类。

现在最关键的就是这个get方法：

@Overridepublic synchronized V get() { // serialize access// re-checkSupplier<V> supplier = valuesMap.get(subKey);if (supplier != this) {// something changed while we were waiting:// might be that we were replaced by a CacheValue// or were removed because of failure ->// return null to signal WeakCache.get() to retry// the loopreturn null;}// else still us (supplier == this)// create new valueV value = null;try {value = Objects.requireNonNull(valueFactory.apply(key, parameter));} finally {if (value == null) { // remove us on failurevaluesMap.remove(subKey, this);}}// the only path to reach here is with non-null valueassert value != null;// wrap value with CacheValue (WeakReference)CacheValue<V> cacheValue = new CacheValue<>(value);// try replacing us with CacheValue (this should always succeed)if (valuesMap.replace(subKey, this, cacheValue)) {// put also in reverseMapreverseMap.put(cacheValue, Boolean.TRUE);} else {throw new AssertionError("Should not reach here");}// successfully replaced us with new CacheValue -> return the value// wrapped by itreturn value;}}

我们终于发现了最关键的信息：

value = Objects.requireNonNull(valueFactory.apply(key, parameter));这个valueFactory是什么？就是ProxyClassFactory。

   @Overridepublic Class<?> apply(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces) {Map<Class<?>, Boolean> interfaceSet = new IdentityHashMap<>(interfaces.length);for (Class<?> intf : interfaces) {/** Verify that the class loader resolves the name of this* interface to the same Class object.*/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");}/** Verify that the Class object actually represents an* interface.*/if (!interfaceClass.isInterface()) {throw new IllegalArgumentException(interfaceClass.getName() + " is not an interface");}/** Verify that this interface is not a duplicate.*/if (interfaceSet.put(interfaceClass, Boolean.TRUE) != null) {throw new IllegalArgumentException("repeated interface: " + interfaceClass.getName());}}String proxyPkg = null;     // package to define proxy class in/** Record the package of a non-public proxy interface so that the* proxy class will be defined in the same package.  Verify that* all non-public proxy interfaces are in the same package.*/for (Class<?> intf : interfaces) {int flags = intf.getModifiers();if (!Modifier.isPublic(flags)) {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) {// if no non-public proxy interfaces, use com.sun.proxy packageproxyPkg = ReflectUtil.PROXY_PACKAGE + ".";}/** Choose a name for the proxy class to generate.*/long num = nextUniqueNumber.getAndIncrement();String proxyName = proxyPkg + proxyClassNamePrefix + num;/** Generate the specified proxy class.*/byte[] proxyClassFile = ProxyGenerator.generateProxyClass(proxyName, interfaces);try {return defineClass0(loader, proxyName,proxyClassFile, 0, proxyClassFile.length);} catch (ClassFormatError e) {/** A ClassFormatError here means that (barring bugs in the* proxy class generation code) there was some other* invalid aspect of the arguments supplied to the proxy* class creation (such as virtual machine limitations* exceeded).*/throw new IllegalArgumentException(e.toString());}}}

关键信息：

byte[] proxyClassFile = ProxyGenerator.generateProxyClass(
proxyName, interfaces);

由此，我们找到了最终JDK是通过ProxyGenerator的generateProxyClass方法产生了最终的字节码。我们也可以利用这个类的方法将字节码保存到本地，然后反编译看一下代理类庐山真面目。

public class MyDynamicProxy {public static void main(String[] args) {TestDynamicProxy testDynamicProxy = new TestDynamicProxy();ITestDynamicProxy proxy = (ITestDynamicProxy) Proxy.newProxyInstance(ITestDynamicProxy.class.getClassLoader(),new Class[] { ITestDynamicProxy.class },new MyInvoxationHandler(testDynamicProxy));proxy.doSomething();createProxyClassFile();}private static void createProxyClassFile() {String name = "ProxySubject";byte[] data = ProxyGenerator.generateProxyClass(name,new Class[] { ITestDynamicProxy.class });FileOutputStream out = null;try {out = new FileOutputStream(name + ".class");System.out.println((new File("hello")).getAbsolutePath());out.write(data);} catch (FileNotFoundException e) {e.printStackTrace();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} finally {if (null != out)try {out.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}}

找到我们生成的ProxySubject.class，反编译看下：

import com.example.proxy.ITestDynamicProxy;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
import java.lang.reflect.UndeclaredThrowableException;public final class ProxySubjectextends Proxyimplements ITestDynamicProxy
{private static Method m1;private static Method m0;private static Method m3;private static Method m2;public ProxySubject(InvocationHandler paramInvocationHandler)throws {super(paramInvocationHandler);}public final boolean equals(Object paramObject)throws {try{return ((Boolean)this.h.invoke(this, m1, new Object[] { paramObject })).booleanValue();}catch (Error|RuntimeException localError){throw localError;}catch (Throwable localThrowable){throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);}}public final int hashCode()throws {try{return ((Integer)this.h.invoke(this, m0, null)).intValue();}catch (Error|RuntimeException localError){throw localError;}catch (Throwable localThrowable){throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);}}public final void doSomething()throws {try{this.h.invoke(this, m3, null);return;}catch (Error|RuntimeException localError){throw localError;}catch (Throwable localThrowable){throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);}}public final String toString()throws {try{return (String)this.h.invoke(this, m2, null);}catch (Error|RuntimeException localError){throw localError;}catch (Throwable localThrowable){throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);}}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.example.proxy.ITestDynamicProxy").getMethod("doSomething", new Class[0]);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());}}
}

代理类是proxy的子类，实现了代理接口。除了生成常用的几个通用的方法外，还生成了代理接口方法：

public final void doSomething()throws {try{this.h.invoke(this, m3, null);return;}catch (Error|RuntimeException localError){throw localError;}catch (Throwable localThrowable){throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);}}

可以看到对代理类的代理接口的调用会被转发为由InvocationHandler这个接口的 invoke（对方法的增强就写在这里面）方法来进行调用。这也是为什么需要我们来实现InvocationHandler，并在其invoke方法中完成主要工作的原因了。

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动态代理[JDK]机制解析

1、使用示例

2、原理分析

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