动态代理是基于什么原理？

引言：在面试的过程中，经常会有面试官询问关于动态代理的问题，特别是 JDK 动态代理与 CGLIB 动态代理的区别以及它们各自的应用场景。如果你对动态代理的概念和细节尚未了解，面对这样的问题可能会感到不安。因此，本文旨在深入探讨动态代理的原理和实践，帮助你掌握这一关键知识点，从而在面试中占据有利地位。

题目

动态代理是基于什么原理？

推荐解析

什么是动态代理？

动态代理是一种在运行时动态生成代理对象，并在代理对象上进行方法调用的编程技术。它主要用于在不修改原有代码基础上，增加或改变某些功能的执行流程。动态代理广泛应用于 AOP（面向切面编程）、RPC（远程过程调用）、事务管理等领域。在 Java 中，主要有两种动态代理的实现方式：JDK 动态代理和 CGLIB 动态代理。

JDK 动态代理

JDK 动态代理是基于接口的代理技术。它使用 java.lang.reflect.Proxy 类和 java.lang.reflect.InvocationHandler 接口来创建代理对象。当你调用代理对象的任何方法时，调用会被转发到 InvocationHandler 的 invoke 方法。你可以在这个 invoke 方法中定义拦截逻辑，比如前置处理、后置处理等。

为了使用 JDK 动态代理，你的类必须实现一个或多个接口。JDK 动态代理的局限性在于，它只能代理接口方法，如果你有一个类并希望代理其非接口方法，则不能使用 JDK 动态代理。

优点以及缺点

• 优点：原生支持，无需引入额外依赖。
• 缺点：只能代理接口，如果一个类没有实现任何接口，则不能使用 JDK 动态代理。

操作步骤

1）定义一个接口及其实现类。

2）创建一个实现了 InvocationHandler 接口的类，在该类的 invoke 方法中定义代理逻辑。

3）通过 Proxy.newProxyInstance 方法动态创建接口的代理对象。

代码示例

// 定义一个接口
public interface HelloService {
    void sayHello(String name);
}

// 实现该接口的类
public class HelloServiceImpl implements HelloService {
    @Override
    public void sayHello(String name) {
        System.out.println("Hello, " + name);
    }
}

//创建一个实现 InvocationHandler 接口的类
public class HelloServiceHandler implements InvocationHandler {
    //目标对象
    private Object target;

    public HelloServiceHandler(Object target) {
        this.target = target;
    }

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        System.out.println("Before sayHello");
        // 执行目标对象的方法
        Object result = method.invoke(target, args);
        System.out.println("After sayHello");
        return result;
    }
}

//通过 Proxy.newProxyInstance 方法动态创建接口的代理对象
public static void main(String[] args) {
    // 创建目标对象
    HelloService target = new HelloServiceImpl();
    // 创建调用处理器对象
    HelloServiceHandler handler = new HelloServiceHandler(target);
    // 创建代理对象
    HelloService proxyInstance = (HelloService) Proxy.newProxyInstance(
        target.getClass().getClassLoader(),
        target.getClass().getInterfaces(),
        handler);
    // 通过代理对象调用方法
    proxyInstance.sayHello("World");
}

CGLIB 动态代理

CGLIB（Code Generation Library）是一个强大的、高性能、高质量的 Code 生成库，它可以在运行时扩展 Java 类和实现 Java 接口。不同于 JDK 动态代理，CGLIB 不需要接口，它是通过继承方式实现代理的。

CGLIB 底层通过使用一个小而快的字节码处理框架 ASM ，来转换字节码并生成新的类。不仅可以代理普通类的方法，还能代理那些没有接口的类的方法。

优点以及缺点

• 优点：无需接口实现。在大量调用的场景下，其生成的代理对象在调用时性能比 JDK 动态代理高
• 缺点：对 final 方法无效，需添加额外的依赖。

操作步骤

1）创建一个需要被代理的类。

2）创建一个继承 MethodInterceptor 的代理类，在 intercept 方法中定义代理逻辑。

3）使用 Enhancer 类创建被代理类的子类，并设置回调。

代码示例

<!--引入 cglib依赖 -->
<dependency>
    <groupId>cglib</groupId>
    <artifactId>cglib</artifactId>
    <version>3.3.0</version>
</dependency>

//定义一个普通类
public class HelloService {
    public void sayHello(String name) {
        System.out.println("Hello, " + name);
    }
}

//创建一个继承 MethodInterceptor 的代理类 实现 intercept 方法
public class HelloServiceCglib implements MethodInterceptor {
    private Object target;

    public Object getInstance(Object target) {
        this.target = target;
        Enhancer enhancer = new Enhancer();
        enhancer.setSuperclass(this.target.getClass());
        // 设置回调
        enhancer.setCallback(this);
        // 创建代理对象
        return enhancer.create();
    }

    @Override
    public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {
        System.out.println("Before sayHello");
        // 执行目标类的方法
        Object result = proxy.invokeSuper(obj, args);
        System.out.println("After sayHello");
        return result;
    }
}

//实现
public static void main(String[] args) {
    HelloService target = new HelloService();
    HelloServiceCglib cglib = new HelloServiceCglib();
    HelloService proxy = (HelloService) cglib.getInstance(target);
    proxy.sayHello("World");
}

原理对比

• 实现方式：JDK 动态代理通过反射机制调用接口方法，CGLIB 通过生成目标对象的子类并覆盖其方法实现代理。
• 性能：在调用方法的次数非常多的情况下，CGLIB 的性能可能优于 JDK 动态代理，但差异通常不大。CGLIB 初始化的代理对象比 JDK 动态代理慢，因为它需要生成新的类。
• 使用场景：
• 如果目标对象实现了接口，推荐使用 JDK 动态代理。
• 如果目标对象没有实现接口，或者有特定需求需要通过继承方式代理，则使用 CGLIB。

其他补充

鱼聪明 AI 的回答：

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静态代理知识补充

静态代理是一种设计模式，它在程序运行前就已经存在代理类的代码，代理类和目标对象实现相同的接口或继承相同的父类。通过代理类来间接访问目标对象，从而在不修改目标对象代码的情况下，增加或改变某些功能的执行流程。静态代理通常用于控制对目标对象的访问，或在调用目标对象的方法前后添加额外的功能，如安全检查、事务处理、日志记录等。

静态代理的特点

• 编译时增加功能：静态代理的实现在编译阶段就已经完成，所有的增强功能都需要在代理类中显式编写。
• 代码冗余：如果有多个类需要代理，每个类都需要一个对应的代理类，这会导致大量的重复代码。
• 紧耦合：代理类和目标对象之间的关系在编译时就已经确定，增加或修改代理类需要重新编译。

静态代理的实现

静态代理的实现涉及到四个角色：

1）接口（ Interface ）：定义了目标对象和代理对象共同遵循的操作集合。

2）目标对象（ Target Object ）：实现了接口的类，定义了要执行的具体操作。

3）代理对象（ Proxy Object ）：同样实现了接口，用于包装目标对象，可以在调用目标对象的方法前后执行一些附加操作。

4）客户端（ Client ）：使用代理对象的用户。

简单实现

假设有一个简单的接口和实现类，接口定义了一个 sayHello 方法：

// 定义接口
public interface HelloService {
    void sayHello(String name);
}

// 实现接口的目标类
public class HelloServiceImpl implements HelloService {
    @Override
    public void sayHello(String name) {
        System.out.println("Hello, " + name);
    }
}

// 静态代理类 创建一个代理类来增强 sayHello 方法：
public class HelloServiceProxy implements HelloService {
    private HelloService helloService;

    public HelloServiceProxy(HelloService helloService) {
        this.helloService = helloService;
    }

    @Override
    public void sayHello(String name) {
        System.out.println("Before sayHello"); // 前置增强
        helloService.sayHello(name);
        System.out.println("After sayHello"); // 后置增强
    }
}

//实现
public static void main(String[] args) {
    HelloService helloService = new HelloServiceImpl();
    HelloService proxy = new HelloServiceProxy(helloService);
    proxy.sayHello("World");
}

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文章：https://zhuanlan.zhihu.com/p/86293659

书籍：《 Java 核心技术卷 I 》

欢迎交流

在阅读完本文后，你应该对 Java 中的动态代理机制，包括 JDK 动态代理和 CGLIB 动态代理，有了深入的理解。掌握了这些代理技术，你一定能在讨论 Java 设计模式、面向切面编程（ AOP ）以及中间件开发时，与面试官或同行进行深入的交流。本文最后提出三个问题，欢迎大家在评论区分享观点，以促进共同进步：

1）在哪些场景下应该优先考虑使用 JDK 动态代理和 CGLIB 动态代理，以优化程序结构或增强功能？

2）如何合理选择和应用 JDK 动态代理与 CGLIB 动态代理，以构建灵活且高效的 AOP 框架或中间件？

3）JDK 动态代理和 CGLIB 动态代理在性能、适用场景和易用性方面有何不同，这些差异如何影响应用的设计和选择？

这些问题旨在深化对 Java 动态代理技术及其在实际应用中的作用的理解，期待你的参与和贡献。

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