本系列文章主要是博主在学习spring aop的过程中了解到其使用了java动态代理，本着究根问底的态度，于是对java动态代理的本质原理做了一些研究，于是便有了这个系列的文章
为了尽快进入正题，这里先跳过spring aop和java动态代理的使用流程的讲解，这部分内容后面再单独写文章整理
不过，我们首先还是先看下java dynamic proxy的基本使用方法，假定我们要代理的对象是一个Map，则代码如下：
Map proxyInstance = (Map) Proxy.newProxyInstance(
HashMap.class.getClassLoader(),
new Class[]{Map.class},
new DynamicInvocationHandler());
之后proxyInstance就可以作为一个正常的Map对象进行使用了
为了对生成对象的属性做一个基本的了解，我们先打印一下proxyInstance的实际类型名称
System.out.println(proxyInstance.getClass().getName());
得到结果
com.sun.proxy.$Proxy11
如果使用多了，就会发现所有的代理类的名称都是$Proxy加一个数字，且包名是com.sun.proxy
当我们查看Proxy.newProxyInstance方法时，会发现它返回的其实是一个Object对象
public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,
Class<?>[] interfaces,
InvocationHandler h)
而在实际使用的过程中，它是可以被直接转型成我们传入的接口类型，因此可以推测出，该proxyInstance对象的实际类型肯定是实现了我们传入的接口
我们打印一下该类实现的接口
for (Class intf : proxyInstance.getClass().getInterfaces()) {
System.out.println(intf.getName());
}
得到结果
java.util.Map
符合我们之前的推测
接着我们再打印一下该类的父类
System.out.println(proxyInstance.getClass().getSuperclass().getName());
得到结果
java.lang.reflect.Proxy
因此总结一下，该proxyInstance对象有以下3个属性
1.继承了Proxy类
2.实现了我们传入的接口
3.以$Proxy+随机数字的命名
那么动态生成代理类的功能究竟是如何实现的呢？接下去就来看java的源码
因为源码有点多，所以我只贴出关键的部分
入口自然是Proxy.newProxyInstance方法
其中有2个部分我们需要关心
第一部分，类的创建
/*
* Look up or generate the designated proxy class.
*/
Class<?> cl = getProxyClass0(loader, intfs);
这个就是实际生成类的方法，后面我们会继续深究，先略放一放
第二部分，实例的创建
final Constructor<?> cons = cl.getConstructor(constructorParams);
final InvocationHandler ih = h;
...
return cons.newInstance(new Object[]{h});
最终对象的实例化过程就是通过之前生成的class，获取其指定参数的构造函数，并将InvocationHandler对象传入
查看constructorParams字段
/** parameter types of a proxy class constructor */
private static final Class<?>[] constructorParams =
{ InvocationHandler.class };
的确就是获取InvocationHandler对象的一个构造函数
回想一下之前类定义的第一条，继承了Proxy类，因此我们去Proxy类中找一下
/**
* Constructs a new {@code Proxy} instance from a subclass
* (typically, a dynamic proxy class) with the specified value
* for its invocation handler.
*
* @param h the invocation handler for this proxy instance
*
* @throws NullPointerException if the given invocation handler, {@code h},
* is {@code null}.
*/
protected Proxy(InvocationHandler h) {
Objects.requireNonNull(h);
this.h = h;
}
在该构造函数中就是将参数h赋值给了成员变量h，这里名称h可以记一下，在之后的文章中还会遇到
看完实例的创建，让我们回到更重要的第一部分，类的生成
进入getProxyClass0(loader, intfs)方法
/**
* Generate a proxy class. Must call the checkProxyAccess method
* to perform permission checks before calling this.
*/
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 ProxyClassFactory
return proxyClassCache.get(loader, interfaces);
}
该方法很简单，直接从一个cache中拿取对象
查看proxyClassCache对象
/**
* a cache of proxy classes
*/
private static final WeakCache<ClassLoader, Class<?>[], Class<?>>
proxyClassCache = new WeakCache<>(new KeyFactory(), new ProxyClassFactory());
该对象本质就是一个类似于Map的缓存，不过使用的是WeakCache，这个WeakCache本身的特性我们放到另一篇文章中讨论，本文专注于Proxy
我们可以看到该缓存的构造函数获取了2个Factory，顾名思义，第一个是生成key的，第二个是生成ProxyClass的，自然我们需要继续看第二个Factory
类的注解如下
/**
* A factory function that generates, defines and returns the proxy class given
* the ClassLoader and array of interfaces.
*/
private static final class ProxyClassFactory
implements BiFunction<ClassLoader, Class<?>[], Class<?>>
这个就是我们要寻找的负责具体生成类的工厂了，查看其apply方法
首先其会对传入的接口类型做一些校验，包括loader能否加载到传入的接口，接口是否实际上是接口（因为数组的类型是Class），接口是否有重复
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());
}
}
接着设置类的默认access_flag，public final
int accessFlags = Modifier.PUBLIC | Modifier.FINAL;
接着检查传入的接口数组中是否包含非public的接口，如果有，则生成的类需要和该接口处于同一个package，且访问属性会去掉public，只保留final。如果有多个不同package中的非public接口，则报错
（具体原因大家应该都可以理解）
/*
* 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)) {
accessFlags = Modifier.FINAL;
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");
}
}
}
如果没有非public类，则会使用默认的package名，即com.sun.proxy
if (proxyPkg == null) {
// if no non-public proxy interfaces, use com.sun.proxy package
proxyPkg = ReflectUtil.PROXY_PACKAGE + ".";
}
然后获取一个静态自增的int
/*
* Choose a name for the proxy class to generate.
*/
long num = nextUniqueNumber.getAndIncrement();
固定的类名前缀
// prefix for all proxy class names
private static final String proxyClassNamePrefix = "$Proxy";
将上面三者组合成最终的类名（回想之前我们打印出的实例的类名）
String proxyName = proxyPkg + proxyClassNamePrefix + num;
上面这几个步骤确定了类的名称，但还是皮毛，接下去是生成类的血肉：字节码
/*
* Generate the specified proxy class.
*/
byte[] proxyClassFile = ProxyGenerator.generateProxyClass(
proxyName, interfaces, accessFlags);
具体的探究也先放一下，先看字节码转换成具体类的方法
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());
}
而该方法是一个native的方法，所以暂时就无法继续探究了，不过知道了这个方法后，如果我们自己有需要，也可以利用这种机制实现自己的动态类生成，后面会想办法做一个demo，本文就不做探讨了
private static native Class<?> defineClass0(ClassLoader loader, String name,
byte[] b, int off, int len);
之前其实都是开胃菜，现在回到之前生成字节码的方法，查看方法源码
public static byte[] generateProxyClass(final String var0, Class<?>[] var1, int var2) {
ProxyGenerator var3 = new ProxyGenerator(var0, var1, var2);
final byte[] var4 = var3.generateClassFile();
if (saveGeneratedFiles) {
AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<Void>() {
public Void run() {
try {
int var1 = var0.lastIndexOf(46);
Path var2;
if (var1 > 0) {
Path var3 = Paths.get(var0.substring(0, var1).replace('.', File.separatorChar));
Files.createDirectories(var3);
var2 = var3.resolve(var0.substring(var1 + 1, var0.length()) + ".class");
} else {
var2 = Paths.get(var0 + ".class");
}
Files.write(var2, var4, new OpenOption[0]);
return null;
} catch (IOException var4x) {
throw new InternalError("I/O exception saving generated file: " + var4x);
}
}
});
}
return var4;
}
中间if部分的代码可以先忽略，不过我们会在后面的文章中使用到这部分功能，这里先关注下面这2行代码
ProxyGenerator var3 = new ProxyGenerator(var0, var1, var2);
final byte[] var4 = var3.generateClassFile();
这里让我们记一下
var0是类名
var1是接口
var3是access_flag
后面我会尽量将这些varX转换成更实际的命名，方便大家理解
之后就是本文的最终的重点，也是难点，即二进制字节码的实际生成过程，包括jvm操作指令，所以我们需要先对class文件的结构和jvm操作指令有一个了解，见下篇文章
总结而言：java动态代理的基本原理就是在运行时生成字节码，并通过一个native方法将其转换成Class对象供我们使用