Cglib动态代理从入门到掌握

Cglib 动态代理

本文的写作目的是为了探究 Spring 框架中在使用@Transactional标注的方法中使用 this 进行自调用时事务失效的原因，各种视频教程中只是简单指出 this 指向的不是代理类对象，而是目标类对象，但是并没有解释为什么 this 不是代理类对象？

在学习完 JDK 动态代理之后，我认为是动态代理的原因。虽然知道 Cglib Proxy 和 JDK Proxy 的实现原理不同，但当时认为方法调用只能通过 invoke 进行反射调用（错误依据），而传递给 invoke 方法的对象就是目标类对象，因此 this 指向的就是传递过来的目标类对象。具体可以查看另一篇博客。

最近学习完 Cglib 动态代理之后，发现动态代理类进行方法调用并不是只能依靠反射调用的，因此那一篇博客的分析也就不成立了。先说结论，在 Cglib 动态代理中，由于绕开了反射调用方法，所以 this 既可以指向代理类对象，也可以和 JDK 动态代理一样指向目标类对象，而 Spring 框架中选择了后者，从而有了 this 造成事务失效的情况。但是就 Cglib 本身实现动态代理而言，这个问题是可以避免的。

依赖环境

下面两个 pom 依赖二选一即可

<!--spring-core中包含cglib-->
<dependency><groupId>org.springframework</groupId><artifactId>spring-core</artifactId><version>5.3.30</version>
</dependency><dependency><groupId>cglib</groupId><artifactId>cglib</artifactId><version>3.1</version>
</dependency>

案例演示

public class CglibProxyTest {private static final String CLASSPATH = ClassLoader.getSystemResource("").getPath().substring(1);public static void main(String[] args) {// 设置生成字节码文件System.setProperty(DebuggingClassWriter.DEBUG_LOCATION_PROPERTY, CLASSPATH);MethodInterceptor methodInterceptor = new MyMethodInterceptor();Enhancer enhancer = new Enhancer();// 设置父类字节码enhancer.setSuperclass(ServiceImpl.class);// 设置增强方法（即方法拦截器）// TODO: 从代理类的源码中可以看出来，setCallbacks只会使用到第一个拦截器，那么setCallbacks方法有什么意义呢？enhancer.setCallback(methodInterceptor);ServiceImpl serviceImpl = (ServiceImpl) enhancer.create();serviceImpl.show("Hello World");// 测试cglib代理方式下的this自调用和Spring事务的this自调用的区别//serviceImpl.getMsg(1, 2);}
}class MyMethodInterceptor implements MethodInterceptor {/*** 拦截方法** @param proxy        代理类对象* @param targetMethod 目标类中的方法对象* @param args         方法参数* @param methodProxy  Cglib底层使用到的MethodProxy对象，并不是代理方法* @return* @throws Throwable*/@Overridepublic Object intercept(Object proxy, Method targetMethod, Object[] args, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {System.out.println("proxy.getClass() = " + proxy.getClass());System.out.println("targetMethod.getName() = " + targetMethod.getName());System.out.println("targetMethod.getDeclaringClass().getName() = " + targetMethod.getDeclaringClass().getName());System.out.println("===========targetMethod before==========");// 可能出现的情况//  情况一：methodProxy.invoke(proxy, args) 陷入invoke -> intercept -> invoke ->...的无限递归中////  情况二：targetMethod.invoke(proxy, args) 陷入 intercept->show->intercept的死循环中。//  这是因为targetMethod是一个Method方法对象，只有invoke方法，此时没有涉及到MethodProxy的invoke和invokeSuper方法//  而proxy是targetClass的一个子类对象，因此targetMethod.invoke(proxy, args)相当于在调用proxy对象中的同名targetMethod方法，即增强方法。所以陷入死循环// Spring使用this无法增强的原因，使用下面的情况三方案，其中target对象是外部传入的，和MethodInvocationHandler一样// 情况三：methodProxy.invoke(target, args)//Object result = methodProxy.invokeSuper(proxy, args);System.out.println("===========targetMethod after===========");return result;}
}/*** 目标类（被代理类）不存在接口*/
class ServiceImpl {public void show(String msg) {System.out.println(msg);}public String getMsg(int x, int y) {this.show("Hello World");return String.valueOf(x + y);}
}

代理类和目标类的关系结构图

在这里插入图片描述

图：Cglib动态代理中代理类与目标类之间的关系

代理类字节码

对反编译后的源代码文件进行变量名的调整，删减一些非核心的细节内容。

从重写的增强方法中可以看出来，传递给 intercept() 方法的参数的含义分别是：

  1. Object：（ServiceImplCglibProxy）代理类对象（this）
  2. Method：代理类中对于目标类方法的对象引用，即上图中的 Method01、Method02、Method03
  3. Object[]：方法参数数组（args）
  4. MethodProxy：根据代理类中的 cglibMethod0x() 和 method0x() 生成的 MethodProxy 对象
public class ServiceImplCglibProxyextends ServiceImplimplements Factory {// 目标类中的的方法对象（show）private static Method showMethod;// 代理类中show方法和cglibShow方法共同构建的MethodProxy对象private static MethodProxy showMethodProxy;// 目标类中的的方法对象（show）private static Method getMsgMethod;// 代理类中getMsg方法和cglibGetMsg方法共同构建的MethodProxy对象private static MethodProxy getMsgMethodProxy;// 用来包装Object[0]private static final Object[] emptyArgs = new Object[0];// Object类中的方法private static Method finalizeMethod;private static MethodProxy finalizeMethodProxy;// 判断是否绑定过ThreadLocal中的Callback，如果绑定过，那么之后就不需要绑定了private boolean bound;// 自定义增强逻辑，MethodInterceptor是Callback的一个子接口，在实例化的时候会通过调用静态方法进行设置，省略private MethodInterceptor methodInterceptor;static {init();}@SneakyThrowsstatic void init() {// 获取当前代理类的字节码对象Class proxyClass = Class.forName("org.example.ServiceImplCglibProxy");Method[] methods;// 处理Object类中的所有方法Class targetClass = Class.forName("java.lang.Object");methods = ReflectUtils.findMethods(new String[]{"finalize", "()V","equals", "(Ljava/lang/Object;)Z","toString", "()Ljava/lang/String;","hashCode", "()I","clone", "()Ljava/lang/Object;"},targetClass.getDeclaredMethods());finalizeMethod = methods[0];finalizeMethodProxy = MethodProxy.create(targetClass, proxyClass, "()V", "finalize", "cglibFinalize");// 省略 Object 类中的其他方法的处理...// 处理ServiceImpl（父类）中的所有方法targetClass = Class.forName("org.example.ServiceImpl");methods = ReflectUtils.findMethods(new String[]{"show", "(Ljava/lang/String;)V","getMsg", "(II)Ljava/lang/String;"},targetClass.getDeclaredMethods());// 处理ServiceImpl中的show方法showMethod = methods[0];showMethodProxy = MethodProxy.create(targetClass, proxyClass, "(Ljava/lang/String;)V", "show", "cglibShow");// 处理ServiceImpl中的getMsg方法getMsgMethod = methods[1];getMsgMethodProxy = MethodProxy.create(targetClass, proxyClass, "(II)Ljava/lang/String;", "getMsg", "cglibGetMsg");}public static MethodProxy findMethodProxy(Signature signature) {String methodSignature = signature.toString();// 先比较hashCode值，再比较字符串switch (methodSignature.hashCode()) {case -1574182249:if (methodSignature.equals("finalize()V")) {return finalizeMethodProxy;}break;case 550733602:if (methodSignature.equals("show(Ljava/lang/String;)V")) {return showMethodProxy;}break;case 351083702:if (methodSignature.equals("getMsg(II)Ljava/lang/String;")) {return getMsgMethodProxy;}break;}return null;}// 为便于区分，称为cglib方法void cglibShow(String msg) {super.show(msg);}// 为便于区分，称为重写方法@SneakyThrows@Overridepublic void show(String msg) {if(methodInterceptor == null){// 当使用methodProxy.invoke(target, args)，由于target没有methodInterceptor，所有会进入到这个逻辑分支中super.show(msg);return;}// 将参数封装成Object数组，调用intercept方法// 在正常传递MethodInterceptor的情况下，会调用该方法methodInterceptor.intercept(this, showMethod, new Object[]{msg}, showMethodProxy);}// 为便于区分，称为cglib方法String cglibGetMsg(int x, int y) {return super.getMsg(x, y);}// 为便于区分，称为重写方法@SneakyThrows@Overridepublic String getMsg(int x, int y) {if(methodInterceptor == null){return super.getMsg(x, y);}return (String) methodInterceptor.intercept(this, getMsgMethod, new Object[]{x, y}, getMsgMethodProxy);}}

增强方法的调用流程图

在进一步讨论增强方法的调用流程之前，先重新查看 MethodInterceptor 的 intercept() 方法。我们可以得到四个参数，那么怎么选择来达成我们调用原始方法的目的。

结论：

  • 在不考虑引入额外的目标类对象 target，仅使用 intercept 方法中提供的四个参数的情况下，只有 invokeSuper() 方法能够正确执行，同时 this 指针指向的是 ServiceImplCglibProxy（代理类）对象，因为不会出现像 Spring 中使用 @Transactional 标注的方法中使用 this 会造成事务失效的问题。
  • 在使用额外引入的目标类对象 target 的情况下（和 JDK 动态代理的 InvocationHandler 类似，但 JDK Proxy 强制要求一个目标类对象，而 Cglib Proxy 并不要求目标类对象），除了 invokeSuper() 方法外，另外两个方法都可以正确执行。
  • **使用 MethodProxy 对象和 Method 对象的区别在于，MethodProxy 借助额外生成的字节码 FastClass 来实现对方法的直接调用，而 Method 则是通过反射来调用方法。**因此 MethodProxy 方式调用可以解决 Spring 的 this 造成的事务失效问题，但 Spring 是故意设计成和 JDK Proxy 的效果一样，为此还舍弃 invokeSuper 的调用方式，而是引入 target 来使用 invoke 调用。这样设计的官方解释没有仔细了解，个人分析，为了统一结果，因为 JDK Proxy 是通过反射来实现的，因此 this 只能代表目标类对象；如果仅仅因为使用的动态代理不同，就造成有的时候 this 失效，有的时候 this 有效，那么就凭空多添加了混乱。因此还不如都设计成 this 失效。
class MyMethodInterceptor implements MethodInterceptor {// 不是必要的，Spring注入target造成this无法调用自身对象，直接使用proxy对象就不会出现这种情况private Object target;@Overridepublic Object intercept(Object proxy, Method targetMethod, Object[] args, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {System.out.println("===========targetMethod before==========");// 由于FastClass的机制，这里不能调用methodProxy.invoke(proxy, args)，否则// 正常可能出现的情况//  情况一：methodProxy.invoke(proxy, args) 陷入invoke -> intercept -> invoke ->...的无限递归中////  情况二：targetMethod.invoke(proxy, args) 陷入 intercept->show->intercept的死循环中。//  这是因为targetMethod是一个Method方法对象，只有invoke方法，此时没有涉及到MethodProxy的invoke和invokeSuper方法//  而proxy是targetClass的一个子类对象，因此targetMethod.invoke(proxy, args)相当于在调用proxy对象中的同名targetMethod方法，即增强方法。所以陷入死循环// Spring使用this无法增强的原因，使用下面的情况三方案，其中target对象是外部传入的，和MethodInvocationHandler一样// 情况三：methodProxy.invoke(target, args)//Object result = methodProxy.invokeSuper(proxy, args);System.out.println("===========targetMethod after===========");return result;}
}

在这里插入图片描述

图：增强方法调用流程

MethodProxy

主要关注 invoke() 方法和 invokeSuper() 方法，因为这两个方法会在 MethodInterceptor 对象的 intercept() 方法中被我们调用来达到调用目标类中的原始方法的目的。

public class MethodProxy {private Signature overrideMethodSignature;private Signature cglibMethodSignature;// create方法中生成，init方法中清空private CreateInfo createInfo;private final Object initLock = new Object();private volatile FastClassInfo fastClassInfo;public static MethodProxy create(Class targetClass, Class proxyClass, String desc, String overrideMethodName, String cglibMethodName) {MethodProxy proxy = new MethodProxy();proxy.overrideMethodSignature = new Signature(overrideMethodName, desc);proxy.cglibMethodSignature = new Signature(cglibMethodName, desc);proxy.createInfo = new CreateInfo(targetClass, proxyClass);return proxy;}public Object invoke(Object object, Object[] args) throws Throwable {this.init();FastClassInfo fci = this.fastClassInfo;// 默认情况下 object 是 proxyClass 类型，那么 overrideMethod -> intercept -> invoke -> overrideMethod 形成死循环。// 如果按照Spring的方式手动传递 targetClass 类型的对象，object是targetClass类型（目标类）return fci.targetFastClass.invoke(fci.overrideMethodIndex, object, args);}public Object invokeSuper(Object proxy, Object[] args) throws Throwable {this.init();FastClassInfo fci = this.fastClassInfo;// 重写父类方法时，留了一份拷贝，称之为cglibMethod，因此可以在当前类直接调用父类中的同名方法return fci.proxyFastClass.invoke(fci.cglibMethodIndex, proxy, args);}private void init() {if (this.fastClassInfo == null) {synchronized (this.initLock) {if (this.fastClassInfo == null) {CreateInfo ci = this.createInfo;FastClassInfo fci = new FastClassInfo();fci.targetFastClass = helper(ci, ci.targetClass);fci.proxyFastClass = helper(ci, ci.proxyClass);// overrideMethodSignature在targetClass和proxyClass中的签名都相同fci.overrideMethodIndex = fci.targetFastClass.getIndex(this.overrideMethodSignature);fci.cglibMethodIndex = fci.proxyFastClass.getIndex(this.cglibMethodSignature);this.fastClassInfo = fci;this.createInfo = null;}}}}private static FastClass helper(CreateInfo ci, Class classType) {FastClass.Generator generator = new FastClass.Generator();generator.setType(classType);generator.setClassLoader(ci.proxyClass.getClassLoader());generator.setNamingPolicy(ci.namingPolicy);generator.setStrategy(ci.strategy);generator.setAttemptLoad(ci.attemptLoad);return generator.create();}private MethodProxy() {}public Signature getSignature() {return this.overrideMethodSignature;}public String getSuperName() {return this.cglibMethodSignature.getName();}public int getSuperIndex() {this.init();return this.fastClassInfo.cglibMethodIndex;}FastClass getFastClass() {this.init();return this.fastClassInfo.targetFastClass;}FastClass getSuperFastClass() {this.init();return this.fastClassInfo.proxyFastClass;}@SneakyThrowspublic static MethodProxy find(Class classType, Signature sig) {Method method = classType.getDeclaredMethod("findMethodProxy", MethodInterceptorGenerator.FIND_PROXY_TYPES);return (MethodProxy) method.invoke(null, sig);}private static class CreateInfo {Class targetClass;Class proxyClass;NamingPolicy namingPolicy;GeneratorStrategy strategy;boolean attemptLoad;public CreateInfo(Class targetClass, Class proxyClass) {this.targetClass = targetClass;this.proxyClass = proxyClass;AbstractClassGenerator fromEnhancer = AbstractClassGenerator.getCurrent();if (fromEnhancer != null) {this.namingPolicy = fromEnhancer.getNamingPolicy();this.strategy = fromEnhancer.getStrategy();this.attemptLoad = fromEnhancer.getAttemptLoad();}}}private static class FastClassInfo {FastClass targetFastClass;FastClass proxyFastClass;int overrideMethodIndex;int cglibMethodIndex;private FastClassInfo() {}}
}

FastClass

为了避免使用 Method 的 invoke 方法来进行反射调用而设计的。

TargetFastClass

public Object invoke(int methodIndex, Object obj, Object[] args) throws InvocationTargetException {// 这里无论传入的是ServiceImpl还是ServiceImplCglibProxy，都可以进行强转// 如果是ServiceImplCglibProxy，就调用同名方法ServiceImpl serviceImpl = (ServiceImpl)obj;// 没有匹配就抛出异常try {switch (methodIndex) {case 0:return serviceImpl.getMsg(((Number)args[0]).intValue(), ((Number)args[1]).intValue());case 1:// 如果传入的实际对象是ServiceImplCglibProxy类型的，那么就会调用增强方法，而增强方法又会进而到intercept中，从而造成死循环serviceImpl.show((String)args[0]);return null;}} catch (Throwable throwable) {throw new InvocationTargetException(throwable);}throw new IllegalArgumentException("Cannot find matching method/constructor");
}

ProxyFastClass

public Object invoke(int methodIndex, Object obj, Object[] args) throws InvocationTargetException {// 强转成代理对象（ServiceImplCglibProxy）ServiceImplCglibProxy serviceImplProxy = (ServiceImplCglibProxy)obj;// 没有匹配就抛出异常try {// ProxyFastClass的索引顺序和TargetFastClass的索引顺序没有任何关系switch (methodIndex) {case 0:return serviceImpl.getMsg(((Number)args[0]).intValue(), ((Number)args[1]).intValue());case 1:return serviceImpl.cglibGetMsg(((Number)args[0]).intValue(), ((Number)args[1]).intValue());case 2:serviceImpl.cglibShow((String)args[0]);return null;case 3:serviceImpl.show((String)args[0]);return null;}} catch (Throwable throwable) {throw new InvocationTargetException(throwable);}throw new IllegalArgumentException("Cannot find matching method/constructor");
}

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