Java 反射和动态代理

2021-01-02

Java 反射和动态代理

1. 类加载机制

1.1 类加载过程

大体来说，可以分为三个阶段：加载 $\rightarrow$ 链接 $\rightarrow$ 初始化。具体过程如图：1

类加载时机:

1.创建类的实例，也就是new一个对象

2.访问某个类或接口的静态变量，或者对该静态变量赋值

3.调用类的静态方法

4.反射

5.初始化一个类的子类（会首先初始化子类的父类）

6.虚拟机启动时标明的启动类，即文件名和类名相同的那个类

1.2 加载

将class字节码文件内容加载到内存中，并将这些静态数据转换为方法区的运行时数据结构，然后在堆中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区中类数据（Class Metadata）的返回入口。

Class对象代表啥：

每当一个类加载到内存中后，这个类便成为运行时类，虚拟机会在堆区创建一个有关这个类的Class对象。

1.1 类加载过程

1.3 类加载器

Bootstrap Class loader
Extension Class loader
Application Class loader

双亲委托模型：

如果一个类加载器收到了类加载请求，它并不会自己先去加载，而是把这个请求委托给父类的加载器去执行，如果父类加载器还存在其父类加载器，则进一步向上委托，依次递归，请求最终将到达顶层的启动类加载器，如果父类加载器可以完成类加载任务，就成功返回，倘若父类加载器无法完成此加载任务，子加载器才会尝试自己去加载，这就是双亲委派模式。

即每个儿子都很懒，每次有活就丢给父亲去干，直到父亲说这件事我也干不了时，儿子自己才想办法去完成。

为什么采用这种模式：

避免类的重复加载
保证安全， Java中定义的核心类不会被随意替换

2. 反射

反射到底是干啥的？答：不用new也可以获取到一个对象的实例。可以在运行时构造任意一个类的对象，可以在运行时处理注解、获取泛型信息等。

反射相关的api在java.lang.reflect包下。以下是通过反射调用show方法的代码清单。

package com.nefu.reflect;

import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;

public class Main {
	public Main() {
		
	}
	public static void main(String[] args) throws InstantiationException, IllegalAccessException, ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, SecurityException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {
        //1. 获取Class对象实例
		Class<?> clazz = Class.forName("com.nefu.reflect.Main");
        //2. 创建一个Main类的实例对象
		Object obj = clazz.getDeclaredConstructor().newInstance();
		Method show = clazz.getDeclaredMethod("show");
        //3. 避免权限不够
		show.setAccessible(true);
		System.out.println(show.getReturnType());
        //4. 调用obj的show方法
		show.invoke(obj);
	}
	public void show() {
		System.out.println("hello world");
	}
}

3. 动态代理

代理类可以增强被代理类对象方法。

3.1 静态代理

public class Test01 {
	public static void main(String[] args) {
		NikeClothFactory nikeClothFactory = new NikeClothFactory();
		NikeClothFactoryProxy proxy = new NikeClothFactoryProxy(nikeClothFactory);
		proxy.invoke();
	}
}
interface ClothFactory{
	void product();
}
///被代理类
class NikeClothFactory implements ClothFactory{
	@Override
	public void product() {
		System.out.println("Nike 开始生产....");
	}
}
//代理类
class NikeClothFactoryProxy{
	ClothFactory clothFactory;
	
	public NikeClothFactoryProxy(ClothFactory clothFactory) {
		
		this.clothFactory = clothFactory;
	}

	public void invoke() {
		System.out.println("前置处理");
		clothFactory.product();
		System.out.println("后置处理");
	}
}

以上代码可以看出，当再有一个类实现ClothFactory接口，我们得继续编写一个对应的代理类进行增强处理。静态代理在编译期就确定了代理对象。

3.2 动态代理

在Java中，动态代理实现有JDK自带的动态代理，CGLib动态代理。通过动态代理，可以无需声明代理类。是使用反射和字节码的技术，在运行期创建指定接口或类的子类（即动态代理类）以及其实例对象的技术。通过动态代理技术可以无侵入地对代码进行增强。

两种动态代理的最大的区别是：JDK动态代理要求被代理对象必须基于接口来实现。动态代理类和被代理类必须实现同一个接口。动态代理只能对接口中声明的方法进行代理。对那些没有实现接口的bean。JDK动态代理无法代理。而CGLib通过继承被代理类的方式实现代理。

在JDK动态代理中，主要调用java.lang.reflect.Proxy类和java.lang.reflect.InvocationHandler接口。依然以静态代理中的ClothFactory为例，编写动态代理。

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;

//被代理类
class PumaClothFactory implements ClothFactory{
	@Override
	public void product() {
		System.out.println("Puma 源自南美！");
	}
}
//测试类
public class Test02 {
	public static void main(String[] args) {
		PumaClothFactory obj = new PumaClothFactory();
		ClothFactory proxy = (ClothFactory)Proxy
				.newProxyInstance(obj.getClass().getClassLoader(), 
						obj.getClass().getInterfaces(),
						new PumaInvocationHandler(obj));
		proxy.product();
	}
}
//每一个动态代理实例都有一个关联的InvocationHandler
class PumaInvocationHandler implements InvocationHandler{
	ClothFactory obj;
	 public PumaInvocationHandler(ClothFactory clothFactory) {
		// TODO Auto-generated constructor stub
		 this.obj = clothFactory;
	}
	@Override
	public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.out.println("前置处理");
		//真正调用被代理类的方法
		method.invoke(obj, args);
		System.out.println("后置处理");
		return null;
	}
}

可以看出，上述代码中并没有显示的编写代理类，而是调用了Proxy.newProxyInstance方法来动态创建代理类。