這篇文章將為大家詳細(xì)講解有關(guān)JDK動(dòng)態(tài)代理之ProxyGenerator如何生成代理類的字節(jié)碼文件，小編覺得挺實(shí)用的，因此分享給大家做個(gè)參考，希望大家閱讀完這篇文章后可以有所收獲。

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通過(guò)前面幾篇的分析，我們知道代理類是通過(guò)Proxy類的ProxyClassFactory工廠生成的，這個(gè)工廠類會(huì)去調(diào)用ProxyGenerator類的generateProxyClass()方法來(lái)生成代理類的字節(jié)碼。ProxyGenerator這個(gè)類存放在sun.misc包下，我們可以通過(guò)OpenJDK源碼來(lái)找到這個(gè)類，該類的generateProxyClass()靜態(tài)方法的核心內(nèi)容就是去調(diào)用generateClassFile()實(shí)例方法來(lái)生成Class文件。我們直接來(lái)看generateClassFile()這個(gè)方法內(nèi)部做了些什么。

private byte[] generateClassFile() {
  //第一步, 將所有的方法組裝成ProxyMethod對(duì)象
  //首先為代理類生成toString, hashCode, equals等代理方法
  addProxyMethod(hashCodeMethod, Object.class);
  addProxyMethod(equalsMethod, Object.class);
  addProxyMethod(toStringMethod, Object.class);
  //遍歷每一個(gè)接口的每一個(gè)方法, 并且為其生成ProxyMethod對(duì)象
  for (int i = 0; i < interfaces.length; i++) {
    Method[] methods = interfaces[i].getMethods();
    for (int j = 0; j < methods.length; j++) {
      addProxyMethod(methods[j], interfaces[i]);
    }
  }
  //對(duì)于具有相同簽名的代理方法, 檢驗(yàn)方法的返回值是否兼容
  for (List sigmethods : proxyMethods.values()) {
    checkReturnTypes(sigmethods);
  }
  
  //第二步, 組裝要生成的class文件的所有的字段信息和方法信息
  try {
    //添加構(gòu)造器方法
    methods.add(generateConstructor());
    //遍歷緩存中的代理方法
    for (List sigmethods : proxyMethods.values()) {
      for (ProxyMethod pm : sigmethods) {
        //添加代理類的靜態(tài)字段, 例如:private static Method m1;
        fields.add(new FieldInfo(pm.methodFieldName,
            "Ljava/lang/reflect/Method;", ACC_PRIVATE | ACC_STATIC));
        //添加代理類的代理方法
        methods.add(pm.generateMethod());
      }
    }
    //添加代理類的靜態(tài)字段初始化方法
    methods.add(generateStaticInitializer());
  } catch (IOException e) {
    throw new InternalError("unexpected I/O Exception");
  }
  
  //驗(yàn)證方法和字段集合不能大于65535
  if (methods.size() > 65535) {
    throw new IllegalArgumentException("method limit exceeded");
  }
  if (fields.size() > 65535) {
    throw new IllegalArgumentException("field limit exceeded");
  }

  //第三步, 寫入最終的class文件
  //驗(yàn)證常量池中存在代理類的全限定名
  cp.getClass(dotToSlash(className));
  //驗(yàn)證常量池中存在代理類父類的全限定名, 父類名為:"java/lang/reflect/Proxy"
  cp.getClass(superclassName);
  //驗(yàn)證常量池存在代理類接口的全限定名
  for (int i = 0; i < interfaces.length; i++) {
    cp.getClass(dotToSlash(interfaces[i].getName()));
  }
  //接下來(lái)要開始寫入文件了,設(shè)置常量池只讀
  cp.setReadOnly();
  
  ByteArrayOutputStream bout = new ByteArrayOutputStream();
  DataOutputStream dout = new DataOutputStream(bout);
  try {
    //1.寫入魔數(shù)
    dout.writeInt(0xCAFEBABE);
    //2.寫入次版本號(hào)
    dout.writeShort(CLASSFILE_MINOR_VERSION);
    //3.寫入主版本號(hào)
    dout.writeShort(CLASSFILE_MAJOR_VERSION);
    //4.寫入常量池
    cp.write(dout);
    //5.寫入訪問修飾符
    dout.writeShort(ACC_PUBLIC | ACC_FINAL | ACC_SUPER);
    //6.寫入類索引
    dout.writeShort(cp.getClass(dotToSlash(className)));
    //7.寫入父類索引, 生成的代理類都繼承自Proxy
    dout.writeShort(cp.getClass(superclassName));
    //8.寫入接口計(jì)數(shù)值
    dout.writeShort(interfaces.length);
    //9.寫入接口集合
    for (int i = 0; i < interfaces.length; i++) {
      dout.writeShort(cp.getClass(dotToSlash(interfaces[i].getName())));
    }
    //10.寫入字段計(jì)數(shù)值
    dout.writeShort(fields.size());
    //11.寫入字段集合 
    for (FieldInfo f : fields) {
      f.write(dout);
    }
    //12.寫入方法計(jì)數(shù)值
    dout.writeShort(methods.size());
    //13.寫入方法集合
    for (MethodInfo m : methods) {
      m.write(dout);
    }
    //14.寫入屬性計(jì)數(shù)值, 代理類class文件沒有屬性所以為0
    dout.writeShort(0);
  } catch (IOException e) {
    throw new InternalError("unexpected I/O Exception");
  }
  //轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)組輸出
  return bout.toByteArray();
}

可以看到generateClassFile()方法是按照Class文件結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)拼接的。什么是Class文件呢？在這里我們先要說(shuō)明下，我們平時(shí)編寫的Java文件是以.java結(jié)尾的，在編寫好了之后通過(guò)編譯器進(jìn)行編譯會(huì)生成.class文件，這個(gè).class文件就是Class文件。Java程序的執(zhí)行只依賴于Class文件，和Java文件是沒有關(guān)系的。這個(gè)Class文件描述了一個(gè)類的信息，當(dāng)我們需要使用到一個(gè)類時(shí)，Java虛擬機(jī)就會(huì)提前去加載這個(gè)類的Class文件并進(jìn)行初始化和相關(guān)的檢驗(yàn)工作，Java虛擬機(jī)能夠保證在你使用到這個(gè)類之前就會(huì)完成這些工作，我們只需要安心的去使用它就好了，而不必關(guān)心Java虛擬機(jī)是怎樣加載它的。當(dāng)然，Class文件并不一定非得通過(guò)編譯Java文件而來(lái)，你甚至可以直接通過(guò)文本編輯器來(lái)編寫Class文件。在這里，JDK動(dòng)態(tài)代理就是通過(guò)程序來(lái)動(dòng)態(tài)生成Class文件的。我們?cè)俅位氐缴厦娴拇a中，可以看到，生成Class文件主要分為三步：

第一步：收集所有要生成的代理方法，將其包裝成ProxyMethod對(duì)象并注冊(cè)到Map集合中。

第二步：收集所有要為Class文件生成的字段信息和方法信息。

第三步：完成了上面的工作后，開始組裝Class文件。

我們知道一個(gè)類的核心部分就是它的字段和方法。我們重點(diǎn)聚焦第二步，看看它為代理類生成了哪些字段和方法。在第二步中，按順序做了下面四件事。

1.為代理類生成一個(gè)帶參構(gòu)造器，傳入InvocationHandler實(shí)例的引用并調(diào)用父類的帶參構(gòu)造器。

2.遍歷代理方法Map集合，為每個(gè)代理方法生成對(duì)應(yīng)的Method類型靜態(tài)域，并將其添加到fields集合中。

3.遍歷代理方法Map集合，為每個(gè)代理方法生成對(duì)應(yīng)的MethodInfo對(duì)象，并將其添加到methods集合中。

4.為代理類生成靜態(tài)初始化方法，該靜態(tài)初始化方法主要是將每個(gè)代理方法的引用賦值給對(duì)應(yīng)的靜態(tài)字段。

通過(guò)以上分析，我們可以大致知道JDK動(dòng)態(tài)代理最終會(huì)為我們生成如下結(jié)構(gòu)的代理類：

public class Proxy0 extends Proxy implements UserDao {

  //第一步, 生成構(gòu)造器
  protected Proxy0(InvocationHandler h) {
    super(h);
  }

  //第二步, 生成靜態(tài)域
  private static Method m1;  //hashCode方法
  private static Method m2;  //equals方法
  private static Method m3;  //toString方法
  private static Method m4;  //...
  
  //第三步, 生成代理方法
  @Override
  public int hashCode() {
    try {
      return (int) h.invoke(this, m1, null);
    } catch (Throwable e) {
      throw new UndeclaredThrowableException(e);
    }
  }
  
  @Override
  public boolean equals(Object obj) {
    try {
      Object[] args = new Object[] {obj};
      return (boolean) h.invoke(this, m2, args);
    } catch (Throwable e) {
      throw new UndeclaredThrowableException(e);
    }
  }
  
  @Override
  public String toString() {
    try {
      return (String) h.invoke(this, m3, null);
    } catch (Throwable e) {
      throw new UndeclaredThrowableException(e);
    }
  }
  
  @Override
  public void save(User user) {
    try {
      //構(gòu)造參數(shù)數(shù)組, 如果有多個(gè)參數(shù)往后面添加就行了
      Object[] args = new Object[] {user};
      h.invoke(this, m4, args);
    } catch (Throwable e) {
      throw new UndeclaredThrowableException(e);
    }
  }
  
  //第四步, 生成靜態(tài)初始化方法
  static {
    try {
      Class c1 = Class.forName(Object.class.getName());
      Class c2 = Class.forName(UserDao.class.getName());  
      m1 = c1.getMethod("hashCode", null);
      m2 = c1.getMethod("equals", new Class[]{Object.class});
      m3 = c1.getMethod("toString", null);
      m4 = c2.getMethod("save", new Class[]{User.class});
      //...
    } catch (Exception e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
  
}

至此，經(jīng)過(guò)層層分析，深入探究JDK源碼，我們還原了動(dòng)態(tài)生成的代理類的本來(lái)面目，之前心中存在的一些疑問也隨之得到了很好的解釋

1.代理類默認(rèn)繼承Porxy類，因?yàn)镴ava中只支持單繼承，所以JDK動(dòng)態(tài)代理只能去實(shí)現(xiàn)接口。

2.代理方法都會(huì)去調(diào)用InvocationHandler的invoke()方法，因此我們需要重寫InvocationHandler的invoke()方法。

3.調(diào)用invoke()方法時(shí)會(huì)傳入代理實(shí)例本身，目標(biāo)方法和目標(biāo)方法參數(shù)。解釋了invoke()方法的參數(shù)是怎樣來(lái)的。

使用剛剛構(gòu)造出來(lái)的Proxy0作為代理類再次進(jìn)行測(cè)試，可以看到最終的結(jié)果與使用JDK動(dòng)態(tài)生成的代理類的效果是一樣的。再次驗(yàn)證了我們的分析是可靠且準(zhǔn)確的。至此，JDK動(dòng)態(tài)代理系列文章宣告結(jié)束。

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