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动态代理-rpc实现核心原理(代码片段)

JavaEdge. JavaEdge.     2023-03-03     472

关键词：

实现过统一拦截吗？如授权认证、性能统计，可以用 Spring AOP，不需要改动原有代码前提下，还能实现非业务逻辑跟业务逻辑的解耦。核心就是动态代理，通过对字节码进行增强，在方法调用时进行拦截，以便于在方法调用前后，增加处理逻辑。

1 远程调用的魔法

使用 RPC，一般先找服务提供方要接口，通过 Maven 或其他工具把接口依赖到我们项目。

编写业务逻辑时，若要调用提供方的接口，只需通过依赖注入把接口注入到项目，然后在代码里面直接调用接口的方法。

接口里并不包含真实业务逻辑，业务逻辑都在服务提供方应用，但通过调用接口方法，确实拿到了想要结果，RPC怎么完成这魔术的？核心就是动态代理。

RPC会自动给接口生成一个代理类，当我们在项目中注入接口时，运行过程中实际绑定的是这个接口生成的代理类。这样在接口方法被调用时，它实际上是被生成代理类拦截，就可在生成的代理类里，加入远程调用逻辑。

“偷梁换柱”，帮用户屏蔽远程调用细节，实现像调用本地一样地调用远程的体验。

调用流程：

2 实现原理

package com.javaedge.design.pattern.structural.proxy.dynamicproxy.jdkdynamicproxy.v1;

/**
 * 要代理的接口
 *
 * @author JavaEdge
 * @date 2023/2/4
 */
public interface Hello 
    String say();


package com.javaedge.design.pattern.structural.proxy.dynamicproxy.jdkdynamicproxy.v1;

/**
 * 真实调用对象
 *
 * @author JavaEdge
 * @date 2023/2/4
 */
public class RealHello 

    public String invoke()
        return "i'm proxy";
    


package com.javaedge.design.pattern.structural.proxy.dynamicproxy.jdkdynamicproxy.v1;

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

/**
 * JDK代理类生成
 *
 * @author JavaEdge
 * @date 2023/2/4
 */
public class JDKProxy implements InvocationHandler 
    private Object target;

    JDKProxy(Object target) 
        this.target = target;
    

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] paramValues) 
        return ((RealHello)target).invoke();
    


package com.javaedge.design.pattern.structural.proxy.dynamicproxy.jdkdynamicproxy.v1;

import org.azeckoski.reflectutils.ClassLoaderUtils;

import java.lang.reflect.Proxy;

/**
 * 测试例子
 *
 * @author JavaEdge
 * @date 2023/2/4
 */
public class TestProxy 

    public static void main(String[] args) 
        // 构建代理器
        JDKProxy proxy = new JDKProxy(new RealHello());
        ClassLoader classLoader = ClassLoaderUtils.getCurrentClassLoader();
        // 把生成的代理类保存到文件
        System.setProperty("sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles", "true");
        // 生成代理类
        Hello test = (Hello) Proxy.newProxyInstance(classLoader, new Class[]Hello.class, proxy);
        // 方法调用
        System.out.println(test.say());

给 Hello 接口生成一个动态代理类，并调用接口say()，但真实返回值来自 RealHello#invoke()的返回值。

Proxy.newProxyInstance

生成字节码节点，即 ProxyGenerator.generateProxyClass() 用参数 saveGeneratedFiles 控制是否把生成的字节码保存本地。把参数 saveGeneratedFiles 设置成true，但这个参数的值是由key为“sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles”的Property来控制的，动态生成的类会保存在工程根目录下的 com/sun/proxy 目录里面。现在我们找到刚才生成的 $Proxy0.class，通过反编译工具打开class文件：

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

package com.sun.proxy;

import com.javaedge.design.pattern.structural.proxy.dynamicproxy.jdkdynamicproxy.v1.Hello;
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 Hello 
    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 String say() throws  
        try 
            return (String)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.javaedge.design.pattern.structural.proxy.dynamicproxy.jdkdynamicproxy.v1.Hello").getMethod("say");
            m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode");
         catch (NoSuchMethodException var2) 
            throw new NoSuchMethodError(var2.getMessage());
         catch (ClassNotFoundException var3) 
            throw new NoClassDefFoundError(var3.getMessage());

$Proxy0类有跟 Hello 一样签名的 say() 方法，其中 this.h 绑定的是刚才传入的 JDKProxy 对象，所以当我们调用 Hello.say()，其实它是被转发到JDKProxy.invoke()。

3 实现方案

3.1 JDK默认代理

要求被代理的类只能是接口，因为生成的代理类会继承 Proxy 类，但Java不支持多继承。

对服务调用方，在使用RPC时正好本就是面向接口编程。使用JDK默认代理，最大问题就是性能。它生成后的代理类是使用反射完成方法调用。

3.2 Javassist

能操纵底层字节码，要生成动态代理类有点复杂，但无需反射，所以性能更好。通过Javassist生成一个代理类后，此 CtClass 对象会被冻结，不允许再修改；否则，再次生成时会报错。

3.3 Byte Buddy

后起之秀，Spring、Jackson都用Byte Buddy完成底层代理，其提供更易操作的API，代码可读性更高，生成的代理类执行速度比Javassist更快。

区别就只是如何生成代理类、生成的代理类里怎么完成方法调用。正因为这些细小差异，才导致不同代理框架性能不同。

4 总结

动态代理框架选型：

  • 因为代理类是在运行中生成的，那么代理框架生成代理类的速度、生成代理类的字节码大小等等，都会影响到其性能——生成的字节码越小，运行所占资源就越小。
  • 还有就是我们生成的代理类，是用于接口方法请求拦截的，所以每次调用接口方法的时候，都会执行生成的代理类，这时生成的代理类的执行效率就需要很高效。
  • 最后一个是从我们的使用角度出发的，我们肯定希望选择一个使用起来很方便的代理类框架，比如我们可以考虑：API设计是否好理解、社区活跃度、还有就是依赖复杂度等。

FAQ

如果没有动态代理帮我们完成方法调用拦截，用户该怎么完成RPC调用？

就需要使用静态代理来实现，就需要用户对原始类中所有的方法都重新实现一遍，并且为每个方法附加相似的代码逻辑，如果在RPC中，这种需要代理的类有很多个，就需要针对每个类都创建一个代理类。

调用双方可以通过定义一套消息id和消息结构（才有protobuf定义），也可完成远程调用。

参考：

  • https://www.baeldung.com/jdk-com-sun-proxy
  • https://github.com/wangzheng0822/codedesign/tree/master/com/xzg/cd/rpc

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