从设计上理解JDK动态代理

作者简介：大家好，我是smart哥，前中兴通讯、美团架构师，现某互联网公司CTO

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照理说，动态代理经过前面3篇介绍，该讲的都已经讲完了，再深入下去的意义不是特别大。但看到群里有小伙伴说对InvocationHandler#invoke()方法的参数有些困惑，所以又补了一篇。

关于这三个参数，其实一句话就能讲完：

Object proxy：很遗憾，是代理对象本身，而不是目标对象（不要调用，会无限递归，一般不会使用）
Method method：方法执行器，用来执行方法（有点不好解释，Method只是一个执行器，传入目标对象就执行目标对象的方法）
Obeject[] args：方法参数

上一篇也是这么介绍的，但大家的接受度似乎不是很好，甚至对参数怎么传进来的感到困惑，所以本篇打算站在Proxy类设计的角度分析三个参数的由来。

当然啦，我还远不敢说能写出JDK级别的代码。本文虽然也尝试编写MyProxy类，但它是用来解释参数由来的，意义并不在于完美复刻JDK Proxy。

山寨Proxy类概览

先看一下我编写的山寨MyProxy和MyInvocationHandler吧：

是不是和上面原版的JDK Proxy几乎一模一样呢？激动吗？一起来看看我是怎么设计的（不要细想代码逻辑，这根本是伪代码，跑不起来的）。

/*** 山寨Proxy类*/
public static class MyProxy implements java.io.Serializable {protected MyInvocationHandler h;private MyProxy() {}protected MyProxy(MyInvocationHandler h) {Objects.requireNonNull(h);this.h = h;}public static Object newProxyInstance(ClassLoader classLoader,Class<?>[] interfaces,MyInvocationHandler h) throws Exception {// 拷贝一份接口Class（接口可能有多个，所以拷贝的Class也有多个）final Class<?>[] interfaceCls = interfaces.clone();// 这里简化处理，只取第一个Class<?> copyClazzOfInterface = interfaceCls[0];// 获取Proxy带InvocationHandler参数的那个有参构造器Constructor<?> constructor = copyClazzOfInterface.getConstructor(MyInvocationHandler.class);// 创建一个Proxy代理对象，并把InvocationHandler塞到代理对象内部，返回代理对象return constructor.newInstance(h);}}/*** 山寨InvocationHandler接口*/
interface MyInvocationHandler {Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable;
}

也就是说，上面的设计思路就是之前分析的这张图：

目前上面的MyProxy有两个问题没解决：

返回的代理对象只是Proxy类型的，没法强转为目标接口类型
返回的代理对象即使能调用接口的同名方法，如何最终调用到它内部的InvocationHandler#invoke()呢

底层原理

上面遗留的两个问题，其实换种说法就是：

怎么让MyProxy的实例对象变成代理类的对象呢（比如Calculator）？
InvocationHandler#invoke()怎么调用到目标对象同名方法？

首先我们要明确，MyProxy（JDK Proxy同理）是一个已经写好的类，一开始就没有实现Calculator接口，那么它的实例对象肯定是无法强转为Calculator的。那么，Java是如何解决这个问题的呢？方式很简单粗暴，因为JVM确确实实在运行时动态构造了代理类，并让代理类实现了接口，也就是我们经常看到的$Proxy0。

也就是说，我们通常理解的代理对象，并不是JDK Proxy的直接实例对象，而是JDK Proxy的子类$Proxy0的实例对象，而$Proxy0 extends Proxy implements Calculator

由于$Proxy0是运行时的产物，一旦程序停止便会消失，我们需要借助阿里开源的Arthas工具来观察并验证。

假设需要代理的接口是：

/*** 需要代理的接口*/
interface Calculator {int add(int a, int b);
}

当我们期望使用Proxy创建代理对象时，JDK会先动态生成一个代理类$Proxy0：

final class $Proxy0 extends Proxy implements InvocationHandlerTest.Calculator {private static Method m1;private static Method m2;private static Method m3;private static Method m0;public $Proxy0(InvocationHandler invocationHandler) {super(invocationHandler);}static {try {m1 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("equals", Class.forName("java.lang.Object"));m2 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("toString", new Class[0]);m3 = Class.forName("com.bravo.demo.InvocationHandlerTest$Calculator").getMethod("add", Integer.TYPE, Integer.TYPE);m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode", new Class[0]);return;}catch (NoSuchMethodException noSuchMethodException) {throw new NoSuchMethodError(noSuchMethodException.getMessage());}catch (ClassNotFoundException classNotFoundException) {throw new NoClassDefFoundError(classNotFoundException.getMessage());}}public final int add(int n, int n2) {try {return (Integer)this.h.invoke(this, m3, new Object[]{n, n2});}catch (Error | RuntimeException throwable) {throw throwable;}catch (Throwable throwable) {throw new UndeclaredThrowableException(throwable);}}public final boolean equals(Object object) {try {return (Boolean)this.h.invoke(this, m1, new Object[]{object});}catch (Error | RuntimeException throwable) {throw throwable;}catch (Throwable throwable) {throw new UndeclaredThrowableException(throwable);}}public final String toString() {try {return (String)this.h.invoke(this, m2, null);}catch (Error | RuntimeException throwable) {throw throwable;}catch (Throwable throwable) {throw new UndeclaredThrowableException(throwable);}}public final int hashCode() {try {return (Integer)this.h.invoke(this, m0, null);}catch (Error | RuntimeException throwable) {throw throwable;}catch (Throwable throwable) {throw new UndeclaredThrowableException(throwable);}}
}

简化无关代码：

// 1.自动实现目标接口，所以代理对象可以转成Calculator
final class $Proxy0 extends Proxy implements InvocationHandlerTest.Calculator {private static Method m3;public $Proxy0(InvocationHandler invocationHandler) {super(invocationHandler);}static {// 2.获取目标方法Methodm3 = Class.forName("com.bravo.demo.InvocationHandlerTest$Calculator").getMethod("add", Integer.TYPE, Integer.TYPE);}public final int add(int n, int n2) {// 3.通过InvocationHandler执行方法，现在你能理解invoke()三个参数的含义了吗？//   this：就是$Proxy0的实例，所以是代理对象，不是目标对象return (Integer)this.h.invoke(this, m3, new Object[]{n, n2});}}

最后一个问题是，代理对象$proxy调用add()时，是如何最终调用到目标对象的add()方法的呢？观察上面的代码可以发现，代理对象的方法调用都是通过this.h.invoke()桥接过去的，而这个h就是InvocationHandler，在$Proxy的父类Proxy中已经存在，而且会被赋值。