動態代理在 Java 中有著廣泛的應用，比如 Spring AOP，Hibernate 數據查詢、測試框架的后端 mock、RPC，Java 注解對象獲取等。靜態代理的代理關系在編譯時就確定了，而動態代理的代理關系是在運行時確定的。靜態代理實現簡單，適合于代理類較少且確定的情況，而動態代理則給我們提供了更大的靈活性。今天我們來探討 Java 中兩種常見的動態代理方式：JDK 原生動態代理和 CGLIB 動態代理。
1. JDK 原生動態代理
先從直觀的示例說起，假設我們有一個接口 Hello 和一個簡單實現 HelloImp：
// 接口
interface Hello{
String sayHello(String str);
}
// 實現
class HelloImp implements Hello{
@Override
public String sayHello(String str) {
return "HelloImp: " + str;
}
}
這是 Java 中再常見不過的場景，使用接口制定協議，然后用不同的實現來實現具體行為。假設你已經拿到上述類庫，如果我們想通過日志記錄對 sayHello() 的調用，使用靜態代理可以這樣做：
// 靜態代理方式
class StaticProxiedHello implements Hello{
...
private Hello hello = new HelloImp();
@Override
public String sayHello(String str) {
logger.info("You said: " + str);
return hello.sayHello(str);
}
}
上例中靜態代理類 StaticProxiedHello 作為 HelloImp 的代理，實現了相同的 Hello 接口。用 Java 動態代理可以這樣做：
首先實現一個 InvocationHandler，方法調用會被轉發到該類的
invoke()方法。然后在需要使用 Hello 的時候，通過 JDK 動態代理獲取 Hello 的代理對象。
// Java Proxy
// 1. 首先實現一個InvocationHandler，方法調用會被轉發到該類的invoke()方法。
class LogInvocationHandler implements InvocationHandler{
...
private Hello hello;
public LogInvocationHandler(Hello hello) {
this.hello = hello;
}
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
if("sayHello".equals(method.getName())) {
logger.info("You said: " + Arrays.toString(args));
}
return method.invoke(hello, args);
}
}
// 2. 然后在需要使用Hello的時候，通過JDK動態代理獲取Hello的代理對象。
Hello hello = (Hello)Proxy.newProxyInstance(
getClass().getClassLoader(), // 1. 類加載器
new Class<?>[] {Hello.class}, // 2. 代理需要實現的接口，可以有多個
new LogInvocationHandler(new HelloImp()));// 3. 方法調用的實際處理者
System.out.println(hello.sayHello("I love you!"));
運行上述代碼輸出結果：
日志信息: You said: [I love you!]
HelloImp: I love you!
上述代碼的關鍵是 Proxy.newProxyInstance(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces, InvocationHandler handler) 方法，該方法會根據指定的參數動態創建代理對象。三個參數的意義如下：
loader，指定代理對象的類加載器；interfaces，代理對象需要實現的接口，可以同時指定多個接口；handler，方法調用的實際處理者，代理對象的方法調用都會轉發到這里；
newProxyInstance() 會返回一個實現了指定接口的代理對象，對該對象的所有方法調用都會轉發給 InvocationHandler.invoke() 方法。理解上述代碼需要對 Java 反射機制有一定了解。動態代理神奇的地方就是：
代理對象是在程序運行時產生的，而不是編譯期。
對代理對象的所有接口方法調用都會轉發到
InvocationHandler.invoke()方法，在invoke()方法里我們可以加入任何邏輯，比如修改方法參數，加入日志功能、安全檢查功能等；之后我們通過某種方式執行真正的方法體，示例中通過反射調用了 Hello 對象的相應方法，還可以通過 RPC 調用遠程方法。
注意：對于從 Object 中繼承的方法，JDK Proxy 會把 hashCode()、equals()、toString() 這三個非接口方法轉發給 InvocationHandler，其余的 Object 方法則不會轉發，詳見 JDK Proxy 官方文檔。
如果對 JDK 代理后的對象類型進行深挖，可以看到如下信息：
# Hello代理對象的類型信息
class=class jdkproxy.$Proxy0
superClass=class java.lang.reflect.Proxy
interfaces:
interface jdkproxy.Hello
invocationHandler=jdkproxy.LogInvocationHandler@a09ee92
代理對象的類型是 jdkproxy.$Proxy0，這是個動態生成的類型，類名是形如 $ProxyN 的形式；父類是 java.lang.reflect.Proxy，所有的 JDK 動態代理都會繼承這個類；同時實現了 Hello 接口，也就是我們接口列表中指定的那些接口。
如果你還對 jdkproxy.$Proxy0 具體實現感興趣，它大致長這個樣子：
// JDK代理類具體實現
public final class $Proxy0 extends Proxy implements Hello
{
...
public $Proxy0(InvocationHandler invocationhandler)
{
super(invocationhandler);
}
...
@Override
public final String sayHello(String str){
...
return super.h.invoke(this, m3, new Object[] {str});// 將方法調用轉發給invocationhandler
...
}
...
}
這些邏輯沒什么復雜之處，但是他們是在運行時動態產生的，無需我們手動編寫。更多詳情，可參考 BrightLoong 的 Java 靜態代理 & 動態代理筆記。
Java 動態代理為我們提供了非常靈活的代理機制，但 Java 動態代理是基于接口的，如果對象沒有實現接口我們該如何代理呢？CGLIB 登場。
2. CGLIB 動態代理
CGLIB (Code Generation Library) 是一個基于 ASM 的字節碼生成庫，它允許我們在運行時對字節碼進行修改和動態生成。CGLIB 通過繼承方式實現代理。
來看示例，假設我們有一個沒有實現任何接口的類 HelloConcrete：
public class HelloConcrete {
public String sayHello(String str) {
return "HelloConcrete: " + str;
}
}
因為沒有實現接口該類無法使用 JDK 代理，通過 CGLIB 代理實現如下：
首先實現一個 MethodInterceptor，方法調用會被轉發到該類的
intercept()方法。然后在需要使用 HelloConcrete 的時候，通過 CGLIB 動態代理獲取代理對象。
// CGLIB動態代理
// 1. 首先實現一個MethodInterceptor，方法調用會被轉發到該類的intercept()方法。
class MyMethodInterceptor implements MethodInterceptor{
...
@Override
public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {
logger.info("You said: " + Arrays.toString(args));
return proxy.invokeSuper(obj, args);
}
}
// 2. 然后在需要使用HelloConcrete的時候，通過CGLIB動態代理獲取代理對象。
Enhancer enhancer = new Enhancer();
enhancer.setSuperclass(HelloConcrete.class);
enhancer.setCallback(new MyMethodInterceptor());
HelloConcrete hello = (HelloConcrete)enhancer.create();
System.out.println(hello.sayHello("I love you!"));
運行上述代碼輸出結果：
日志信息: You said: [I love you!]
HelloConcrete: I love you!
上述代碼中，我們通過 CGLIB 的 Enhancer 來指定要代理的目標對象、實際處理代理邏輯的對象，最終通過調用 create() 方法得到代理對象，對這個對象所有非 final 方法的調用都會轉發給 MethodInterceptor.intercept() 方法，在 intercept() 方法里我們可以加入任何邏輯，比如修改方法參數，加入日志功能、安全檢查功能等；通過調用 MethodProxy.invokeSuper() 方法，我們將調用轉發給原始對象，具體到本例，就是 HelloConcrete 的具體方法。CGLIG 中 MethodInterceptor 的作用跟 JDK 代理中的 InvocationHandler 很類似，都是方法調用的中轉站。
注意：對于從 Object 中繼承的方法，CGLIB 代理也會進行代理，如hashCode()、equals()、toString() 等，但是 getClass()、wait() 等方法不會，因為它是 final 方法，CGLIB 無法代理。
如果對 CGLIB 代理之后的對象類型進行深挖，可以看到如下信息：
# HelloConcrete代理對象的類型信息
class=class cglib.HelloConcrete$$EnhancerByCGLIB$$e3734e52
superClass=class lh.HelloConcrete
interfaces:
interface net.sf.cglib.proxy.Factory
invocationHandler=not java proxy class
我們看到使用 CGLIB 代理之后的對象類型是 cglib.HelloConcrete$$EnhancerByCGLIB$$e3734e52，這是 CGLIB 動態生成的類型；父類是 HelloConcrete，印證了 CGLIB 是通過繼承實現代理；同時實現了 net.sf.cglib.proxy.Factory 接口，這個接口是 CGLIB 自己加入的，包含一些工具方法。
注意，既然是繼承就不得不考慮 final 的問題。我們知道 final 類型不能有子類，所以 CGLIB 不能代理 final 類型，遇到這種情況會拋出類似如下異常：
java.lang.IllegalArgumentException: Cannot subclass ...
同樣的，final 方法是不能重載的，所以也不能通過 CGLIB 代理，遇到這種情況不會拋異常，而是會跳過 final 方法只代理其他方法。
如果你還對代理類 cglib.HelloConcrete$$EnhancerByCGLIB$$e3734e52 具體實現感興趣，它大致長這個樣子：
// CGLIB代理類具體實現
public class HelloConcrete$$EnhancerByCGLIB$$e3734e52
extends HelloConcrete
implements Factory
{
...
private MethodInterceptor CGLIB$CALLBACK_0; // ~~
...
public final String sayHello(String paramString)
{
...
MethodInterceptor tmp17_14 = CGLIB$CALLBACK_0;
if (tmp17_14 != null) {
// 將請求轉發給MethodInterceptor.intercept()方法。
return (String)tmp17_14.intercept(this,
CGLIB$sayHello$0$Method,
new Object[] { paramString },
CGLIB$sayHello$0$Proxy);
}
return super.sayHello(paramString);
}
...
}
上述代碼我們看到，當調用代理對象的 sayHello() 方法時，首先會嘗試轉發給 MethodInterceptor.intercept() 方法，如果沒有 MethodInterceptor 就執行父類的 sayHello()。這些邏輯沒什么復雜之處，但是他們是在運行時動態產生的，無需我們手動編寫。
3. 結語
本文介紹了 Java 兩種常見動態代理機制的用法和原理，JDK 原生動態代理是 Java 原生支持的，不需要任何外部依賴，但是它只能基于接口進行代理；CGLIB 通過繼承的方式進行代理，無論目標對象有沒有實現接口都可以代理，但是無法處理 final 的情況。
動態代理是 Spring AOP(Aspect Orient Programming, 面向切面編程)的實現方式，了解動態代理原理，對理解 Spring AOP 大有幫助。
