Java：什么是静态代理？什么是动态代理？二者有何区别？

秃顶程序员
540 阅读10分钟

一、代理模式

代理模式（Proxy Pattern）是程序设计中的一种设计模式，它的特征是代理类和委托类实现有同样的接口，代理类主要负责为委托类预处理消息、过滤消息、把消息转发给委托类，以及事后处理消息等。

代理类与委托类之间通常会存在关联关系，一个代理类对象与一个委托类对象（目标对象）关联，代理类对象本身并不真正实现服务，而是通过调用委托类对象的相关方法，来提供特定的服务。

即通过代理对象访问目标对象，这样我们可以在目标对象实现的基础上，增强额外的功能操作，即扩展目标对象的功能。

以最近很火的贵州茅台为例子，假如我们要买1箱茅台，我们不是直接跟茅台公司买的，而是通过代理商（例如沃尔玛，京东等）进行购买。茅台公司就是一个目标对象，它只负责生产茅台，而其他如何销售，寄快递等琐碎的事交由代理商（代理对象）来处理。

二、静态代理

代理对象与目标对象一起实现相同的接口或者继承相同父类，由程序员创建或特定工具自动生成源代码，即在编译时就已经确定了接口，目标类，代理类等。在程序运行之前，代理类 的 .class 文件就已经生成。

你可以简单认为代理对象写死持有目标对象。

package com.nobody.staticproxy;

/**
 * @Description 白酒厂商
 * @Author Mr.nobody
 * @Date 2021/2/12
 * @Version 1.0
 */
public interface WhileWineCompany {
    // 生产酒 (演示才写一个方法，实际多个方法都是能被代理的)
    void product();
}


package com.nobody.staticproxy;

/**
 * @Description 委托类，贵州茅台
 * @Author Mr.nobody
 * @Date 2021/2/12
 * @Version 1.0
 */
public class Moutai implements WhileWineCompany {
    public void product() {
        System.out.println("生产贵州茅台...");
    }
}


package com.nobody.staticproxy;

/**
 * @Description 代理类，京东代理商
 * @Author Mr.nobody
 * @Date 2021/2/12
 * @Version 1.0
 */
public class JDProxy implements WhileWineCompany {

    // 被代理的贵州茅台公司
    private Moutai moutai;

    public JDProxy(Moutai moutai) {
        this.moutai = moutai;
    }

    public void product() {
        System.out.println("京东商城下订单购买");
        // 实际调用目标对象的方法
        moutai.product();
        System.out.println("京东商城发快递");
    }
}


package com.nobody.staticproxy;

/**
 * @Description
 * @Author Mr.nobody
 * @Date 2021/2/12
 * @Version 1.0
 */
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 生成代理对象，并传入被代理对象
        WhileWineCompany proxy = new JDProxy(new Moutai());
        proxy.product();
    }
}

// 输出结果
京东商城下订单购买
生产贵州茅台...
京东商城发快递

静态代理的优缺点：

  • 优点：在不修改目标对象的功能前提下，可以对目标功能扩展。
  • 缺点：假如又有一个目标类，也要做增强，则还需要新增相对应的代理类，导致我们要手动编写很多代理类。同时，一旦接口增加方法，目标对象与代理对象都要维护。

三、动态代理

代理类在程序运行时才创建的代理方式被称为动态代理。

静态代理中，代理类（JDProxy）是我们程序员定义的，在程序运行之前就已经编译完成。而动态代理中的代理类并不是在Java代码中定义的，而是在运行时根据我们在Java代码中的“指示”动态生成的。

在 Java 中，有2种动态代理实现方式，JDK动态代理和CGLIB动态代理。

Spring 中的 AOP 是依靠动态代理来实现切面编程的。

3.1 JDK动态代理

JDK动态代理是基于反射机制，生成一个实现代理接口的匿名类，然后重写方法进行方法增强。在调用具体方法前通过调用 InvokeHandler 的 invoke 方法来处理。

它的特点是生成代理类速度很快，但是运行时调用方法操作会比较慢，因为是基于反射机制的，而且只能针对接口编程，即目标对象要实现接口。

如果目标对象实现了接口，默认情况下会采用JDK的动态代理。

实现JDK动态代理，我们需要借助 java.lang.reflect 包下的 Proxy 类 和 InvocationHandler接口

package com.nobody.jdkproxy;

/**
 * @Description 白酒厂商
 * @Author Mr.nobody
 * @Date 2021/2/12
 * @Version 1.0
 */
public interface WhileWineCompany {
    // 生产酒 (演示才写一个方法，实际多个方法都是能被代理的)
    void product();
}


package com.nobody.jdkproxy;

/**
 * @Description 委托类，贵州茅台
 * @Author Mr.nobody
 * @Date 2021/2/12
 * @Version 1.0
 */
public class Moutai implements WhileWineCompany {
    public void product() {
        System.out.println("生产贵州茅台...");
    }
}


package com.nobody.jdkproxy;

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

/**
 * @Description JDK动态代理实现InvocationHandler接口
 * @Author Mr.nobody
 * @Date 2021/2/12
 * @Version 1.0
 */
public class JDKProxy implements InvocationHandler {

    // 被代理的目标对象
    private Object target;

    /**
     * 所有执行代理对象的方法都会被替换成执行invoke方法
     * 
     * @param proxy 代理对象
     * @param method 将要执行的方法信息
     * @param args 执行方法需要的参数
     * @return 方法执行后的返回值
     * @throws Throwable
     */
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        System.out.println("京东商城下订单");
        // 通过反射，调用目标对象的方法并传入参数
        Object result = method.invoke(target, args);
        System.out.println("京东商城发快递");
        return result;
    }

    /**
     * 获取代理对象
     * 
     * @param target 被代理的对象
     * @return 代理对象
     */
    public Object getJDKProxy(Object target) {
        this.target = target;
        // loader：ClassLoader对象，定义哪个ClassLoader对象加载生成代理对象
        // interfaces：一个Interface对象的数组，即给代理的对象提供一组接口，代理对象就会实现了这些接口(多态)，这样我们就能调用这些接口中的方法
        // h：:InvocationHandler对象，当动态代理对象在调用方法的时候，会调用InvocationHandler对象的invoke方法
        return Proxy.newProxyInstance(target.getClass().getClassLoader(),
                target.getClass().getInterfaces(), this);
    }
}


package com.nobody.jdkproxy;

/**
 * @Description
 * @Author Mr.nobody
 * @Date 2021/2/12
 * @Version 1.0
 */
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        JDKProxy jdkProxy = new JDKProxy();
        // 获取贵州茅台的代理对象
        WhileWineCompany proxy = (WhileWineCompany) jdkProxy.getJDKProxy(new Moutai());
        // 执行方法
        proxy.product();
    }
}

// 输出结果
京东商城下订单
生产贵州茅台...
京东商城发快递

如果此时我们又增加了一个目标对象，也要进行代理，我们只需要定义一个委托类实现接口即可。

package com.nobody.jdkproxy;

/**
 * @Description 委托类，酒鬼酒
 * @Author Mr.nobody
 * @Date 2021/2/12
 * @Version 1.0
 */
public class JiuGuiJiu implements WhileWineCompany {

    public void product() {
        System.out.println("生产酒鬼酒...");
    }
}


package com.nobody.jdkproxy;

/**
 * @Description
 * @Author Mr.nobody
 * @Date 2021/2/12
 * @Version 1.0
 */
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        JDKProxy jdkProxy = new JDKProxy();
        // 获取贵州茅台的代理对象
        WhileWineCompany proxy = (WhileWineCompany) jdkProxy.getJDKProxy(new Moutai());
        // 执行方法
        proxy.product();

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

        // 获取酒鬼酒的代理对象
        proxy = (WhileWineCompany) jdkProxy.getJDKProxy(new JiuGuiJiu());
        // 执行方法
        proxy.product();
    }
}

// 输出结果
京东商城下订单
生产贵州茅台...
京东商城发快递
----------------------
京东商城下订单
生产酒鬼酒...
京东商城发快递

动态代理让我们更方便对代理类的方法进行统一处理，而不用修改每个代理类中的方法。因为所有被代理执行的方法，最终都是调用 InvocationHandler 中的 invoke 方法，所以我们可以在 invoke 方法中统一进行增强处理。

在JDK动态代理的过程中，没有看到实际的代理类，代理对象又是如何通过调用 InvocationHandler 的invoke方法来完成代理过程的？通过JDK源码分析其实是 Proxy 类的 newProxyInstance方法在运行时动态生成字节码生成代理类（缓存在Java虚拟机内存中），从而创建了一个动态代理对象。

我们通过以下方法将生成的代理类打印到本地查看：

byte[] classFile =
        ProxyGenerator.generateProxyClass("$Proxy0", Moutai.class.getInterfaces());
String path = "D:/$Proxy0.class";
try (FileOutputStream fos = new FileOutputStream(path)) {
    fos.write(classFile);
    fos.flush();
} catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
}

最终，生成的class文件通过反编译如下，可以看出代理类继承了 Proxy，并且实现了与目标对象同样的 WhileWineCompany 接口，所以不难理解为什么 newProxyInstance 方法生成的代理对象能赋值给 WhileWineCompany 接口。而且从中也看出代理类的 product 方法实际调用了 InvocationHandler 的 invoke 方法，从而最终实现对目标对象的方法代理。

简单可总结为，代理对象（$Proxy0）持有 InvocationHandler 对象（我们定义的JDKProxy），InvocationHandler 对象持有目标对象（target），InvocationHandler 中的 invoke 方法对目标对象的方法进行增强处理。从而达到调用代理对象的方法，代理对象调用 InvocationHandler 的 invoke方法，invoke 方法中又调用了目标对象的方法。

//
// Source code recreated from a .class file by IntelliJ IDEA
// (powered by Fernflower decompiler)
//

import com.nobody.staticproxy.WhileWineCompany;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
import java.lang.reflect.UndeclaredThrowableException;

public final class $Proxy0 extends Proxy implements WhileWineCompany {
    private static Method m1;
    private static Method m2;
    private static Method m3;
    private static Method m0;

    public $Proxy0(InvocationHandler var1) throws  {
        super(var1);
    }

    public final boolean equals(Object var1) throws  {
        try {
            return (Boolean)super.h.invoke(this, m1, new Object[]{var1});
        } catch (RuntimeException | Error var3) {
            throw var3;
        } catch (Throwable var4) {
            throw new UndeclaredThrowableException(var4);
        }
    }

    public final String toString() throws  {
        try {
            return (String)super.h.invoke(this, m2, (Object[])null);
        } catch (RuntimeException | Error var2) {
            throw var2;
        } catch (Throwable var3) {
            throw new UndeclaredThrowableException(var3);
        }
    }

    public final void product() throws  {
        try {
            super.h.invoke(this, m3, (Object[])null);
        } catch (RuntimeException | Error var2) {
            throw var2;
        } catch (Throwable var3) {
            throw new UndeclaredThrowableException(var3);
        }
    }

    public final int hashCode() throws  {
        try {
            return (Integer)super.h.invoke(this, m0, (Object[])null);
        } catch (RuntimeException | Error var2) {
            throw var2;
        } catch (Throwable var3) {
            throw new UndeclaredThrowableException(var3);
        }
    }

    static {
        try {
            m1 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("equals", Class.forName("java.lang.Object"));
            m2 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("toString");
            m3 = Class.forName("com.nobody.staticproxy.WhileWineCompany").getMethod("product");
            m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode");
        } catch (NoSuchMethodException var2) {
            throw new NoSuchMethodError(var2.getMessage());
        } catch (ClassNotFoundException var3) {
            throw new NoClassDefFoundError(var3.getMessage());
        }
    }
}

JDK为我们的生成了一个叫$Proxy0（0 是 编号，有多个代理类会依次递增）的代理类，这个类文件信息存放在内存中，我们在创建代理对象时，是通过反射获得这个类的构造方法，然后创建的代理实例。

代理类继承了 Proxy 类，因为在Java中是单继承的，所以这就是为什么JDK动态代理中，目标对象一定要实现接口。

3.2 Cglib动态代理

JDK动态代理要求目标对象要实现接口，那如果一个类没有实现接口呢？那可以用 Cglib 实现动态代理。

Cglib（Code Generation Library）是一个强大的，高性能，高质量的Code生成类库，它是开源的。动态代理是利用 asm 开源包，将目标对象类的 class 文件加载进来，然后修改其字节码生成新的子类来进行扩展处理。即可以在运行期扩展Java类和实现Java接口。它广泛地被许多AOP的框架使用中，例如 Spring AOP，为他们提供方法的 interception (拦截)。

Cglib包的底层是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。不推荐直接使用ASM，除非你对JVM内部结构包括class文件的格式和指令集都了如指掌。

总结为，cglib继承被代理的类，重写方法，织入通知，动态生成字节码并运行，要求被代理的类不能final修饰符修饰。

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


package com.nobody.cglib;

/**
 * @Description 委托类，贵州茅台
 * @Author Mr.nobody
 * @Date 2021/2/12
 * @Version 1.0
 */
public class Moutai {

    public void product() {
        System.out.println("生产贵州茅台...");
    }
}


package com.nobody.cglib;

import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;
import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;
import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;

import java.lang.reflect.Method;

/**
 * @Description 动态代理类，实现MethodInterceptor方法拦截器接口
 * @Author Mr.nobody
 * @Date 2021/2/12
 * @Version 1.0
 */
public class CglibProxy implements MethodInterceptor {

    // 被代理的目标对象
    private Object target;

    // 动态生成一个新的类，使用父类的无参构造方法创建一个指定了特定回调的代理实例

    /**
     * 动态生成一个新的类
     * 
     * @param target
     * @return
     */
    public Object getProxyObject(Object target) {
        this.target = target;
        // 增强器，动态代码生成器
        Enhancer enhancer = new Enhancer();
        // 回调方法
        enhancer.setCallback(this);
        // 设置生成代理类的父类类型
        enhancer.setSuperclass(target.getClass());
        // 动态生成字节码并返回代理对象
        return enhancer.create();
    }

    /**
     * 拦截方法
     * 
     * @param o CGLib动态生成的代理类实例
     * @param method 上文中实体类所调用的被代理的方法引用
     * @param objects 方法参数值列表
     * @param methodProxy 生成的代理类对方法的代理引用
     * @return 代理对象
     * @throws Throwable
     */
    public Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy)
            throws Throwable {
        System.out.println("京东商城下订单");
        Object result = methodProxy.invoke(target, objects);
        System.out.println("京东商城发快递");
        return result;
    }
}


package com.nobody.cglib;

/**
 * @Description
 * @Author Mr.nobody
 * @Date 2021/2/12
 * @Version 1.0
 */
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 目标对象
        Moutai moutai = new Moutai();
        // 代理对象
        Moutai proxy = (Moutai) new CglibProxy().getProxyObject(moutai);
        // 执行代理对象的方法
        proxy.product();
    }
}

//输出结果
京东商城下订单
生产贵州茅台...
京东商城发快递

Cglib动态代理注意的2点：

  1. 被代理类不能是 final 修饰的。
  2. 需要扩展的方法不能有 final 或 static 关键字修饰，不然不会被拦截，即执行方法只会执行目标对象的方法，不会执行方法扩展的内容。

四、两种动态代理区别

JDK动态代理是基于反射机制，生成一个实现代理接口的匿名类。而Cglib动态代理是基于继承机制，继承被代理类，底层是基于asm第三方框架对代理对象类的class文件加载进来,通过修改其字节码生成子类来处理。

JDK动态代理是生成类的速度快，后续执行类的方法操作慢；Cglib动态代理是生成类的速度慢，后续执行类的方法操作快。

JDK只能针对接口编程，Cglib可以针对类和接口。在Springboot项目中，在配置文件中增加 spring.aop.proxy-target-class=true 即可强制使用Cglib动态代理实现AOP。

如果目标对象实现了接口，默认情况下是采用JDK动态实现AOP，如果目标对象没有实现接口，必须采用CGLIB库动态实现AOP。

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