JDK动态代理为什么必须要基于接口？

哈喽大家好啊，态代我是什必Hydra。

如果不出意外的须基话，这篇文章发出的于接时间是2022年2月22日的22点22，农历正月廿二，态代星期二。什必毕竟是须基个有点意思的日期，不发点什么总感觉有点浪费，于接毕竟我们大部分人大概率都活不到2222年的态代2月22日~

哈哈扯远了，前几天的什必时候，交流群里的须基小伙伴抛出了一个问题，为什么JDK的于接动态代理一定要基于接口实现呢?

好的安排，其实要想弄懂这个问题还是态代需要一些关于代理和反射的底层知识的，我们今天就盘一盘这个问题，什必走你~

一个简单的须基例子

在分析原因之前，我们先完整的看一下实现jdk动态代理需要几个步骤，首先需要定义一个接口：

public interface Worker {

void work();

}

再写一个基于这个接口的源码库实现类：

public class Programmer implements Worker {

@Override

public void work() {

System.out.println("coding...");

}

}

自定义一个Handler，实现InvocationHandler接口，通过重写内部的invoke方法实现逻辑增强。其实这个InvocationHandler可以使用匿名内部类的形式定义，这里为了结构清晰拿出来单独声明。

public class WorkHandler implements InvocationHandler {

private Object target;

WorkHandler(Object target){

this.target = target;

}

@Override

public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {

if (method.getName().equals("work")) {

System.out.println("before work...");

Object result = method.invoke(target, args);

System.out.println("after work...");

return result;

}

return method.invoke(target, args);

}

}

在main方法中进行测试，使用Proxy类的静态方法newProxyInstance生成一个代理对象并调用方法：

public static void main(String[] args) {

Programmer programmer = new Programmer();

Worker worker = (Worker) Proxy.newProxyInstance(

programmer.getClass().getClassLoader(),

programmer.getClass().getInterfaces(),

new WorkHandler(programmer));

worker.work();

}

执行上面的代码，输出：

before work...

coding...

after work...

可以看到，执行了方法逻辑的增强，到这，一个简单的动态代理过程就实现了，下面我们分析一下源码。

Proxy源码解析

既然是一个代理的过程，那么肯定存在原生对象和代理对象之分，下面我们查看源码中是如何动态的创建代理对象的过程。上面例子中，创建代理对象调用的是Proxy类的静态方法newProxyInstance，查看一下源码：

@CallerSensitive

public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,Class [] interfaces,InvocationHandler h) throws IllegalArgumentException{

Objects.requireNonNull(h);

final Class [] intfs = interfaces.clone();

final SecurityManager sm = System.getSecurityManager();

if (sm != null) {

checkProxyAccess(Reflection.getCallerClass(), loader, intfs);

}

/

*

* Look up or generate the designated proxy class.

*/

Class cl = getProxyClass0(loader, intfs);

/

*

* Invoke its constructor with the designated invocation handler.

*/

try {

if (sm != null) {

checkNewProxyPermission(Reflection.getCallerClass(), cl);

}

final Constructor cons = cl.getConstructor(constructorParams);

final InvocationHandler ih = h;

if (!Modifier.isPublic(cl.getModifiers())) {

AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction() {

public Void run() {

cons.setAccessible(true);

return null;

}

});

}

return cons.newInstance(new Object[]{ h});

}//省略catch

}

概括一下上面代码中重点部分：

在checkProxyAccess方法中，进行参数验证在getProxyClass0方法中，服务器托管生成一个代理类Class或者寻找已生成过的代理类的缓存通过getConstructor方法，获取生成的代理类的构造方法通过newInstance方法，生成实例对象，也就是最终的代理对象

上面这个过程中，获取构造方法和生成对象都是直接利用的反射，而需要重点看看的是生成代理类的方法getProxyClass0。

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);

}

注释写的非常清晰，如果缓存中已经存在了就直接从缓存中取，这里的proxyClassCache是一个WeakCache类型，如果缓存中目标classLoader和接口数组对应的类已经存在，那么返回缓存的副本。如果没有就使用ProxyClassFactory去生成Class对象。中间的调用流程可以省略，最终实际调用了ProxyClassFactory的apply方法生成Class。在apply方法中，云服务器主要做了下面3件事。

首先，根据规则生成文件名：if (proxyPkg == null) {

// if no non-public proxy interfaces, use com.sun.proxy package

proxyPkg = ReflectUtil.PROXY_PACKAGE + ".";

}

/

*

* Choose a name for the proxy class to generate.

*/

long num = nextUniqueNumber.getAndIncrement();

String proxyName = proxyPkg + proxyClassNamePrefix + num;

如果接口被定义为public公有，那么默认会使用com.sun.proxy作为包名，类名是$Proxy加上一个自增的整数值，初始时是0，因此生成的文件名是$Proxy0。

如果是非公有接口，那么会使用和被代理类一样的包名，可以写一个private接口的例子进行一下测试。

package com.hydra.test.face;

public class InnerTest {

private interface InnerInterface {

void run();

}

class InnerClazz implements InnerInterface {

@Override

public void run() {

System.out.println("go");

}

}

}

这时生成的代理类的包名为com.hydra.test.face，与被代理类相同：

然后，利用ProxyGenerator.generateProxyClass方法生成代理的字节码数组：byte[] proxyClassFile = ProxyGenerator.generateProxyClass(

proxyName, interfaces, accessFlags);

在generateProxyClass方法中，有一个重要的参数会发挥作用：

private static final boolean saveGeneratedFiles = (Boolean)AccessController.doPrivileged(new GetBooleanAction("sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles"));

如果这个属性被配置为true，那么会把字节码存储到硬盘上的class文件中，否则不会保存临时的字节码文件。

最后，调用本地方法defineClass0生成Class对象：return defineClass0(loader, proxyName,

proxyClassFile, 0, proxyClassFile.length);

返回代理类的Class后的流程我们在前面就已经介绍过了，先获得构造方法，再使用构造方法反射的方式创建代理对象。

神秘的代理对象

创建代理对象流程的源码分析完了，我们可以先通过debug来看看上面生成的这个代理对象究竟是个什么：

和源码中看到的规则一样，是一个Class为$Proxy0的神秘对象，再看一下代理对象的Class的详细信息：

类的全限定名是com.sun.proxy.$Proxy0，在上面我们提到过，这个类是在运行过程中动态生成的，并且程序执行完成后，会自动删除掉class文件。如果想要保留这个临时文件不被删除，就要修改我们上面提到的参数，具体操作起来有两种方式，第一种是在启动VM参数中加入：

-Dsun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles=true

第二种是在代码中加入下面这一句，注意要加在生成动态代理对象之前：

System.getProperties().put("sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles", "true");

使用了上面两种方式中的任意一种后，就可以保存下来临时的字节码文件了，需要注意这个文件生成的位置，并不是在target目录下，而是生成在项目目录下的com\sun\proxy中，正好和默认生成的包名对应。

拿到字节码文件后，就可以使用反编译工具来反编译它了，这里使用jad在cmd下一条命令直接搞定：

jad -s java $Proxy0.class

看一下反编译后$Proxy0.java文件的内容，下面的代码中，我只保留了核心部分，省略了无关紧要的equals、toString、hashCode方法的定义。

public final class $Proxy0 extends Proxy implements Worker{

public $Proxy0(InvocationHandler invocationhandler){

super(invocationhandler);

}

public final void work(){

try{

super.h.invoke(this, m3, null);

return;

}catch(Error _ex) { }

catch(Throwable throwable){

throw new UndeclaredThrowableException(throwable);

}

}

private static Method m3;

static {

try{

m3 = Class.forName("com.hydra.test.Worker").getMethod("work", new Class[0]);

//省略其他Method

}//省略catch

}

}

这个临时生成的代理类$Proxy0中主要做了下面的几件事：

在这个类的静态代码块中，通过反射初始化了多个静态方法Method变量，除了接口中的方法还有equals、toString、hashCode这三个方法继承父类Proxy，实例化的过程中会调用父类的构造方法，构造方法中传入的invocationHandler对象实际上就是我们自定义的WorkHandler的实例实现了自定义的接口Worker，并重写了work方法，方法内调用了InvocationHandler的invoke方法，也就是实际上调用了WorkHandler的invoke方法省略的equals、toString、hashCode方法实现也一样，都是调用super.h.invoke()方法

到这里，整体的流程就分析完了，我们可以用一张图来简要总结上面的过程：

为什么要有接口?

通过上面的分析，我们已经知道了代理对象是如何生成的了，那么回到开头的问题，为什么jdk的动态代理一定要基于接口呢?

其实如果不看上面的分析，我们也应该知道，要扩展一个类有常见的两种方式，继承父类或实现接口。这两种方式都允许我们对方法的逻辑进行增强，但现在不是由我们自己来重写方法，而是要想办法让jvm去调用InvocationHandler中的invoke方法，也就是说代理类需要和两个东西关联在一起：

被代理类InvocationHandler

而jdk处理这个问题的方式是选择继承父类Proxy，并把InvocationHandler存在父类的对象中：

public class Proxy implements java.io.Serializable {

protected InvocationHandler h;

protected Proxy(InvocationHandler h) {

Objects.requireNonNull(h);

this.h = h;

}

//...

}

通过父类Proxy的构造方法，保存了创建代理对象过程中传进来的InvocationHandler的实例，使用protected修饰保证了它可以在子类中被访问和使用。但是同时，因为java是单继承的，因此在继承了Proxy后，只能通过实现目标接口的方式来实现方法的扩展，达到我们增强目标方法逻辑的目的。

扯点别的

其实看完源码、弄明白代理对象生成的流程后，我们还可以用另一种方法实现动态代理：

public static void main(String[] args) throws Exception {

Class proxyClass = Proxy.getProxyClass(Test3.class.getClassLoader(), Worker.class);

Constructor constructor = proxyClass.getConstructor(InvocationHandler.class);

InvocationHandler workHandler = new WorkHandler(new Programmer());

Worker worker = (Worker) constructor.newInstance(workHandler);

worker.work();

}

运行结果与之前相同，这种写法其实就是抽出了我们前面介绍的几个核心方法，中间省略了一些参数的校验过程，这种方式可以帮助大家熟悉jdk动态代理原理，但是在使用过程中还是建议大家使用标准方式，相对更加安全规范。

总结

本文从源码以及实验的角度，分析了jdk动态代理生成代理对象的流程，通过代理类的实现原理分析了为什么jdk动态代理一定要基于接口实现。总的来说，jdk动态代理的应用还是非常广泛的，例如在Spring、Mybatis以及Feign等很多框架中动态代理都被大量的使用，可以说学好jdk动态代理，对于我们阅读这些框架的底层源码还是很有帮助的。

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