CGLIB原理

news/2024/10/5 4:52:30/

CGLIB(Code Generation Library)是一个强大的字节码生成库,用于在运行时生成代理类。CGLIB 实现了动态代理,与 Java 的 Proxy 不同,它不要求目标类实现接口,而是通过生成目标类的子类来实现代理。这使得 CGLIB 可以代理那些没有实现接口的类。接下来,我们从底层原理分析 CGLIB 的工作机制。

1. CGLIB 的基本原理

CGLIB 主要通过字节码增强技术,在运行时动态生成代理类,它的核心是基于 ASM 库操作字节码,从而生成一个继承自目标类的代理类。这意味着,CGLIB 通过生成目标类的子类并重写方法来实现代理,而不是像 java.lang.reflect.Proxy 那样基于接口进行代理。

CGLIB 代理的基本流程可以总结为以下几点:

  • 创建代理类的子类:CGLIB 通过继承目标类来生成代理类。因此,CGLIB 不能代理 final 类,因为 final 类无法被继承。
  • 重写方法:CGLIB 代理类会重写目标类的非 final 方法,在重写的方法中加入自定义的拦截逻辑,例如方法增强、日志记录等。
  • MethodInterceptor:CGLIB 的核心拦截机制是通过 MethodInterceptor 接口来实现的,所有被代理的方法调用都会被拦截,并进入 intercept() 方法处理。

2. CGLIB 的工作流程

CGLIB 生成动态代理类的过程大致可以分为以下几个步骤:

步骤 1: 代理类的生成

CGLIB 的代理类是通过继承目标类来生成的,因此代理类实际上是目标类的子类。在代理类中,CGLIB 会重写目标类的非 final 方法,以便在方法调用时加入自定义逻辑。

步骤 2: 拦截方法的调用

CGLIB 代理类会将所有方法的调用委托给 MethodInterceptor。这个拦截器是 CGLIB 的核心组件,当代理对象的方法被调用时,MethodInterceptor 会拦截这个调用,并决定是否继续调用原始方法,或者返回自定义结果。

java">public class MyMethodInterceptor implements MethodInterceptor {@Overridepublic Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {System.out.println("Before method: " + method.getName());Object result = proxy.invokeSuper(obj, args);System.out.println("After method: " + method.getName());return result;}
}

在这个例子中,intercept 方法通过 proxy.invokeSuper() 调用目标类的原始方法,并在调用前后加入自定义的逻辑。

步骤 3: 使用 Enhancer 创建代理对象

CGLIB 提供了 Enhancer 类用于生成代理对象。通过设置被代理的目标类和自定义的 MethodInterceptorEnhancer 会动态生成代理类并返回代理对象。

java">Enhancer enhancer = new Enhancer();
enhancer.setSuperclass(TargetClass.class);
enhancer.setCallback(new MyMethodInterceptor());
TargetClass proxy = (TargetClass) enhancer.create();

Enhancercreate() 方法会生成目标类的代理子类,并返回代理实例。

步骤 4: 代理方法的调用

当客户端调用代理对象的方法时,调用会被 MethodInterceptor 拦截。在拦截器中,代理类可以在方法调用前后插入自定义逻辑,或者完全改变方法的执行结果。

cglib生成代理类源码分析

虽然生成的类源码不易直接查看,但其逻辑结构类似于下面的伪代码:

java">public class RealService$$EnhancerByCGLIB extends RealService {private MethodInterceptor interceptor;public RealService$$EnhancerByCGLIB(MethodInterceptor interceptor) {this.interceptor = interceptor;}@Overridepublic void doSomething() {try {Method method = RealService.class.getMethod("doSomething");interceptor.intercept(this, method, null, null); // 调用拦截器} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}

这个代理类的结构说明:

  1. 继承目标类 RealService:CGLIB 生成的代理类是 RealService 的子类,因此它继承了所有 RealService的方法。
  2. 拦截器 interceptor:代理类持有一个 MethodInterceptor 实例,在方法调用时会调用 interceptorintercept 方法。
  3. 方法重写:代理类会重写父类的方法,在调用方法时先通过拦截器进行额外的处理,然后调用原方法逻辑(通过 invokeSuper 调用父类方法)。

3. CGLIB 与 JDK 动态代理的区别

  • 代理方式:JDK 动态代理基于接口代理,而 CGLIB 基于子类继承代理。这意味着 CGLIB 可以代理没有实现接口的类,而 JDK 代理只能代理实现了接口的类。
  • 性能:CGLIB 生成的代理类在首次调用时需要进行字节码生成和类加载,这使得初次创建代理类的速度比 JDK 动态代理慢。但在后续的调用中,CGLIB 的执行效率较高,因为代理类已经生成并被加载到内存中。
  • 可代理范围:JDK 动态代理只能代理实现接口的类,而 CGLIB 可以代理所有非 final 类,但不能代理 final 方法。

4. CGLIB 的底层原理 - ASM 字节码操作

CGLIB 的核心是通过 ASM 库直接操作字节码。ASM 是一个 Java 字节码操作框架,允许开发者动态生成、修改 Java 类。CGLIB 使用 ASM 生成代理类的字节码,并动态加载到 JVM 中。

ASM 字节码增强的基本原理:
  1. ClassReader:用于读取目标类的字节码。
  2. ClassWriter:用于生成新的字节码,通常通过继承或修改现有的类字节码生成新的类。
  3. MethodVisitor:用于访问方法的字节码指令,从而可以修改方法的实现。

在 CGLIB 中,当我们使用 Enhancer 生成代理类时,CGLIB 会通过 ASM 读取目标类的字节码,并根据 MethodInterceptor 的配置动态生成代理类的字节码。然后,JVM 会将这些动态生成的字节码加载到内存中,从而完成代理类的创建。

5. CGLIB 的应用场景

CGLIB 在以下场景中非常有用:

  • 没有实现接口的类的代理:当目标类没有实现任何接口时,JDK 动态代理无法工作,这时可以使用 CGLIB 来为目标类创建代理。
  • 方法增强:在方法调用的前后加入逻辑,如日志记录、事务管理等。
  • AOP 实现:CGLIB 是 Spring AOP 的核心实现之一,当需要为没有接口的类实现 AOP 时,Spring 使用 CGLIB 来生成代理。

6. CGLIB 的限制

  • 不能代理 final 类或 final 方法:因为 CGLIB 是通过生成子类来实现代理的,所以它无法代理 final 修饰的类或方法。
  • 内存开销:由于 CGLIB 动态生成了代理类的字节码,因此会占用更多的内存,代理的类越多,内存开销越大。
  • 初次代理的性能问题:首次代理时,CGLIB 需要生成字节码并加载到 JVM 中,这个过程相对较慢。不过后续调用性能较好。

7. 总结

CGLIB 动态代理基于子类继承,通过字节码操作技术(如 ASM)动态生成代理类。它可以在运行时增强类的功能,使得开发者无需修改原有类的代码就能实现日志、权限校验等功能。虽然 CGLIB 在性能上有一定的开销,但其强大的代理能力使得它在 Spring 等框架中得到了广泛应用。


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