本系列文章主要是博主在学习spring aop的过程中了解到其使用了java动态代理，本着究根问底的态度，于是对java动态代理的本质原理做了一些研究，于是便有了这篇文章
为了尽快进入正题，这里先跳过spring aop和java动态代理的使用流程的讲解
不过，我们首先还是先看下java dynamic proxy的基本使用方法，假定我们要代理的对象是一个Map，则代码如下：
Map proxyInstance = (Map) Proxy.newProxyInstance(
HashMap.class.getClassLoader(),
new Class[]{Map.class},
new DynamicInvocationHandler());
之后proxyInstance就可以作为一个正常的Map对象进行使用了
为了对生成对象的属性做一个基本的了解，我们先打印一下proxyInstance的实际类型名称
System.out.println(proxyInstance.getClass().getName());
得到结果
com.sun.proxy.$Proxy11
如果使用多了，就会发现所有的代理类的名称都是$Proxy加一个数字，且包名是com.sun.proxy
当我们查看Proxy.newProxyInstance方法时，会发现它返回的其实是一个Object对象
public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,
Class<?>[] interfaces,
InvocationHandler h)
而在实际使用的过程中，它是可以被直接转型成我们传入的接口类型，因此可以推测出，该proxyInstance对象的实际类型肯定是实现了我们传入的接口
我们打印一下该类实现的接口
for (Class intf : proxyInstance.getClass().getInterfaces()) {
System.out.println(intf.getName());
}
得到结果
java.util.Map
符合我们之前的推测
接着我们再打印一下该类的父类
System.out.println(proxyInstance.getClass().getSuperclass().getName());
得到结果
java.lang.reflect.Proxy
因此总结一下，该proxyInstance对象有以下3个属性
1.继承了Proxy类
2.实现了我们传入的接口
3.以$Proxy+随机数字的命名
那么动态生成代理类的功能究竟是如何实现的呢？接下去就来看java的源码
因为源码有点多，所以我只贴出关键的部分
入口自然是Proxy.newProxyInstance方法
其中有2个部分我们需要关心
第一部分，类的创建
/*
* Look up or generate the designated proxy class.
*/
Class<?> cl = getProxyClass0(loader, intfs);
这个就是实际生成类的方法，后面我们会继续深究，先略放一放
第二部分，实例的创建
final Constructor<?> cons = cl.getConstructor(constructorParams);
final InvocationHandler ih = h;
...
return cons.newInstance(new Object[]{h});
最终对象的实例化过程就是通过之前生成的class，获取其指定参数的构造函数，并将InvocationHandler对象传入
查看constructorParams字段
/** parameter types of a proxy class constructor */
private static final Class<?>[] constructorParams =
{ InvocationHandler.class };
的确就是获取InvocationHandler对象的一个构造函数
回想一下之前类定义的第一条，继承了Proxy类，因此我们去Proxy类中找一下
/**
* Constructs a new {@code Proxy} instance from a subclass
* (typically, a dynamic proxy class) with the specified value
* for its invocation handler.
*
* @param h the invocation handler for this proxy instance
*
* @throws NullPointerException if the given invocation handler, {@code h},
* is {@code null}.
*/
protected Proxy(InvocationHandler h) {
Objects.requireNonNull(h);
this.h = h;
}
在该构造函数中就是将参数h赋值给了成员变量h，这里名称h可以记一下，在之后的文章中还会遇到
看完实例的创建，让我们回到更重要的第一部分，类的生成
进入getProxyClass0(loader, intfs)方法
/**
* Generate a proxy class. Must call the checkProxyAccess method
* to perform permission checks before calling this.
*/
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);
}
该方法很简单，直接从一个cache中拿取对象
查看proxyClassCache对象
/**
* a cache of proxy classes
*/
private static final WeakCache<ClassLoader, Class<?>[], Class<?>>
proxyClassCache = new WeakCache<>(new KeyFactory(), new ProxyClassFactory());
该对象本质就是一个类似于Map的缓存，不过使用的是WeakCache，这个WeakCache本身的特性我们放到另一篇文章中讨论，本文专注于Proxy
我们可以看到该缓存的构造函数获取了2个Factory，顾名思义，第一个是生成key的，第二个是生成ProxyClass的，自然我们需要继续看第二个Factory
类的注解如下
/**
* A factory function that generates, defines and returns the proxy class given
* the ClassLoader and array of interfaces.
*/
private static final class ProxyClassFactory
implements BiFunction<ClassLoader, Class<?>[], Class<?>>
这个就是我们要寻找的负责具体生成类的工厂了，查看其apply方法
首先其会对传入的接口类型做一些校验，包括loader能否加载到传入的接口，接口是否实际上是接口（因为数组的类型是Class），接口是否有重复
Map<Class<?>, Boolean> interfaceSet = new IdentityHashMap<>(interfaces.length);
for (Class<?> intf : interfaces) {
/*
* Verify that the class loader resolves the name of this
* interface to the same Class object.
*/
Class<?> interfaceClass = null;
try {
interfaceClass = Class.forName(intf.getName(), false, loader);
} catch (ClassNotFoundException e) {
}
if (interfaceClass != intf) {
throw new IllegalArgumentException(
intf + " is not visible from class loader");
}
/*
* Verify that the Class object actually represents an
* interface.
*/
if (!interfaceClass.isInterface()) {
throw new IllegalArgumentException(
interfaceClass.getName() + " is not an interface");
}
/*
* Verify that this interface is not a duplicate.
*/
if (interfaceSet.put(interfaceClass, Boolean.TRUE) != null) {
throw new IllegalArgumentException(
"repeated interface: " + interfaceClass.getName());
}
}
接着设置类的默认access_flag，public final
int accessFlags = Modifier.PUBLIC | Modifier.FINAL;
接着检查传入的接口数组中是否包含非public的接口，如果有，则生成的类需要和该接口处于同一个package，且访问属性会去掉public，只保留final。如果有多个不同package中的非public接口，则报错
（具体原因大家应该都可以理解）
/*
* Record the package of a non-public proxy interface so that the
* proxy class will be defined in the same package. Verify that
* all non-public proxy interfaces are in the same package.
*/
for (Class<?> intf : interfaces) {
int flags = intf.getModifiers();
if (!Modifier.isPublic(flags)) {
accessFlags = Modifier.FINAL;
String name = intf.getName();
int n = name.lastIndexOf('.');
String pkg = ((n == -1) ? "" : name.substring(0, n + 1));
if (proxyPkg == null) {
proxyPkg = pkg;
} else if (!pkg.equals(proxyPkg)) {
throw new IllegalArgumentException(
"non-public interfaces from different packages");
}
}
}
如果没有非public类，则会使用默认的package名，即com.sun.proxy
if (proxyPkg == null) {
// if no non-public proxy interfaces, use com.sun.proxy package
proxyPkg = ReflectUtil.PROXY_PACKAGE + ".";
}
然后获取一个静态自增的int
/*
* Choose a name for the proxy class to generate.
*/
long num = nextUniqueNumber.getAndIncrement();
固定的类名前缀
// prefix for all proxy class names
private static final String proxyClassNamePrefix = "$Proxy";
将上面三者组合成最终的类名（回想之前我们打印出的实例的类名）
String proxyName = proxyPkg + proxyClassNamePrefix + num;
上面这几个步骤确定了类的名称，但还是皮毛，接下去是生成类的血肉：字节码
/*
* Generate the specified proxy class.
*/
byte[] proxyClassFile = ProxyGenerator.generateProxyClass(
proxyName, interfaces, accessFlags);
具体的探究也先放一下，先看字节码转换成具体类的方法
try {
return defineClass0(loader, proxyName,
proxyClassFile, 0, proxyClassFile.length);
} catch (ClassFormatError e) {
/*
* A ClassFormatError here means that (barring bugs in the
* proxy class generation code) there was some other
* invalid aspect of the arguments supplied to the proxy
* class creation (such as virtual machine limitations
* exceeded).
*/
throw new IllegalArgumentException(e.toString());
}
而该方法是一个native的方法，所以暂时就无法继续探究了，不过知道了这个方法后，如果我们自己有需要，也可以利用这种机制实现自己的动态类生成，后面会想办法做一个demo，本文就不做探讨了
private static native Class<?> defineClass0(ClassLoader loader, String name,
byte[] b, int off, int len);
之前其实都是开胃菜，现在回到之前生成字节码的方法，查看方法源码
public static byte[] generateProxyClass(final String var0, Class<?>[] var1, int var2) {
ProxyGenerator var3 = new ProxyGenerator(var0, var1, var2);
final byte[] var4 = var3.generateClassFile();
if (saveGeneratedFiles) {
AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<Void>() {
public Void run() {
try {
int var1 = var0.lastIndexOf(46);
Path var2;
if (var1 > 0) {
Path var3 = Paths.get(var0.substring(0, var1).replace('.', File.separatorChar));
Files.createDirectories(var3);
var2 = var3.resolve(var0.substring(var1 + 1, var0.length()) + ".class");
} else {
var2 = Paths.get(var0 + ".class");
}
Files.write(var2, var4, new OpenOption[0]);
return null;
} catch (IOException var4x) {
throw new InternalError("I/O exception saving generated file: " + var4x);
}
}
});
}
return var4;
}
中间if部分的代码可以先忽略，不过我们会在后面的文章中使用到这部分功能，这里先关注下面这2行代码
ProxyGenerator var3 = new ProxyGenerator(var0, var1, var2);
final byte[] var4 = var3.generateClassFile();
这里让我们记一下
var0是类名
var1是接口
var3是access_flag
后面我会尽量将这些varX转换成更实际的命名，方便大家理解
之后就是本文的最终的重点，也是难点，即二进制字节码的实际生成过程，包括jvm操作指令，所以我们需要先对class文件的结构和jvm操作指令有一个了解
jvm文档地址：https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se7/html/jvms-4.html
下面对字节码的结构简单地做了个说明，大部分都是顾名思义
ClassFile {
u4 magic;//固定的开头，值为0xCAFEBABE
u2 minor_version;//版本号，用来标记class的版本
u2 major_version;//版本号，用来标记class的版本
u2 constant_pool_count;//静态池大小，是静态池对象数量+1
cp_info constant_pool[constant_pool_count-1];//静态池对象，有效索引是1 ~ count-1
u2 access_flags;//public、final等描述
u2 this_class;//当前类的信息
u2 super_class;//父类的信息
u2 interfaces_count;//接口数量
u2 interfaces[interfaces_count];//接口对象
u2 fields_count;//字段数量
field_info fields[fields_count];//字段对象
u2 methods_count;//方法数量
method_info methods[methods_count];//方法对象
u2 attributes_count;//属性数量
attribute_info attributes[attributes_count];//属性对象
}
为了不成为一篇枯燥的文档翻译，并且尽快进入Proxy的源码，这里并不会对每一个部分做特别详细的说明，以把握整体为主
接下去我们就可以进入generateClassFile()方法了
首先把握整体，我们先跳过一部分细节代码，先看下面这部分（这里我做了一个可读性的变量名修改）
注意对照着Class的字节结构来看
最终输出的字节流
ByteArrayOutputStream byteStream = new ByteArrayOutputStream();
DataOutputStream data = new DataOutputStream(byteStream);
写入固定开头magic，这里-889275714就是对应0xCAFEBABE
data.writeInt(-889275714);
写入版本号
data.writeShort(0);//minor_version
data.writeShort(49);//major_version
写入常量池，这里cp就是指constant pool
this.cp.write(data);
这里我们需要进入cp的write方法看一下，也先不要纠结Entry的细节，我们还是先把握整体
public void write(OutputStream var1) throws IOException {
DataOutputStream var2 = new DataOutputStream(var1);
/**
* 这里写入cp的大小，注意size()+1，可以和之前Class结构中的constant_pool_count对应
*/
var2.writeShort(this.pool.size() + 1);
Iterator var3 = this.pool.iterator();
/**
* 遍历cp中的对象，写入详细信息，对应Class结构中的cp_info
*/
while(var3.hasNext()) {
ProxyGenerator.ConstantPool.Entry var4 = (ProxyGenerator.ConstantPool.Entry)var3.next();
var4.write(var2);
}
}
接着我们回到外层方法，继续往下看
写入access_flag
data.writeShort(this.accessFlags);
写入当前类的信息
data.writeShort.writeShort(this.cp.getClass(dotToSlash(this.className)));
写入父类的信息（回想类的属性第一条，继承了Proxy类）
data.writeShort.writeShort(this.cp.getClass("java/lang/reflect/Proxy"));
写入接口数量
data.writeShort.writeShort(this.interfaces.length);
遍历接口，写入接口信息
Class[] interfaces = this.interfaces;
int interfaceLength = interfaces.length;
for (int i = 0; i < interfaceLength; ++i) {
Class intf = interfaces[i];
data.writeShort(this.cp.getClass(dotToSlash(intf.getName())));
}
写入字段数量
data.writeShort(this.fields.size());
遍历字段，写入字段信息
fieldInerator = this.fields.iterator();
while(fieldInerator.hasNext()) {
ProxyGenerator.FieldInfo fieldInfo = (ProxyGenerator.FieldInfo) fieldInerator.next();
fieldInfo.write(data);
}
写入方法数量
data.writeShort(this.methods.size());
遍历方法，写入方法信息
methodIterator = this.methods.iterator();
while(methodIterator.hasNext()) {
ProxyGenerator.MethodInfo methodInfo = (ProxyGenerator.MethodInfo) methodIterator.next();
methodInfo.write(data);
}
因为该类没有特别的attribute，因此attribute数量直接写0
data.writeShort(0);
正和之前的类结构完全一一对应，此时我们对proxy所做的事情就有了一个整体的把握
了解了整体之后，下面再深入介绍一下字节码中部分对象的具体格式，为后面进一步看Proxy的源码做一些准备
为了更好地理解下面的内容，我们先定义一个简单的类Test.java
public class Test implements TestInt {
private int field = 1;
public int add(int a, int b) {
return a + b;
}
}
interface TestInt {
}
生成.class文件
javac Test.java
查看.class文件
javap -v Test.class
得到结果
Classfile /Users/tianjiyuan/Documents/jvm/Test.class
Last modified 2020-7-3; size 292 bytes
MD5 checksum 1afecf9ea44088238bc8aa9804b28208
Compiled from "Test.java"
public class Test implements TestInt
minor version: 0
major version: 52
flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool:
#1 = Methodref #4.#16 // java/lang/Object."<init>":()V
#2 = Fieldref #3.#17 // Test.field:I
#3 = Class #18 // Test
#4 = Class #19 // java/lang/Object
#5 = Class #20 // TestInt
#6 = Utf8 field
#7 = Utf8 I
#8 = Utf8 <init>
#9 = Utf8 ()V
#10 = Utf8 Code
#11 = Utf8 LineNumberTable
#12 = Utf8 add
#13 = Utf8 (II)I
#14 = Utf8 SourceFile
#15 = Utf8 Test.java
#16 = NameAndType #8:#9 // "<init>":()V
#17 = NameAndType #6:#7 // field:I
#18 = Utf8 Test
#19 = Utf8 java/lang/Object
#20 = Utf8 TestInt
{
public Test();
descriptor: ()V
flags: ACC_PUBLIC
Code:
stack=2, locals=1, args_size=1
0: aload_0
1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V
4: aload_0
5: iconst_1
6: putfield #2 // Field field:I
9: return
LineNumberTable:
line 1: 0
line 2: 4
public int add(int, int);
descriptor: (II)I
flags: ACC_PUBLIC
Code:
stack=2, locals=3, args_size=3
0: iload_1
1: iload_2
2: iadd
3: ireturn
LineNumberTable:
line 5: 0
}
SourceFile: "Test.java"
我们先看下面这3个部分正对应minor_version，major_version，access_flags
minor version: 0
major version: 52
flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
接着看Constant Pool
Constant pool:
#1 = Methodref #4.#16 // java/lang/Object."<init>":()V
#2 = Fieldref #3.#17 // Test.field:I
#3 = Class #18 // Test
...
#6 = Utf8 field
...
#16 = NameAndType #8:#9 // "<init>":()V
其中有如下几种类型
Methodref ：方法的引用
Fieldref：字段的引用
Class ：类的引用
Utf8 ：字符串的引用
NameAndType 类型的描述
下面依据jvm文档，一个一个介绍
Class结构
CONSTANT_Class_info {
u1 tag;
u2 name_index;
}
表示一个类的引用
tag：表示自身在常量池中的索引
name_index：必须是常量池中的有效索引，用来表示类的名字
例如
#3 = Class #18 // Test
tag = 3，表示自身索引为3
name_index = 18，表示名字的索引是18
此时我们查看#18，即这个类的名字是Test
#18 = Utf8 Test
Field、Method、Interface结构
文档中这3者是放在一起的
CONSTANT_Fieldref_info {
u1 tag;
u2 class_index;
u2 name_and_type_index;
}
CONSTANT_Methodref_info {
u1 tag;
u2 class_index;
u2 name_and_type_index;
}
CONSTANT_InterfaceMethodref_info {
u1 tag;
u2 class_index;
u2 name_and_type_index;
}
表示一个字段、方法、接口方法的引用
tag：表示自身在常量池中的索引
class_index：表示常量池中的一个有效索引
如果是Methodref_info必须是Class类型的
如果是InterfaceMethodref_info则必须是一个Interface
如果是Fieldref_info则可以是Class或者是Interface
name_and_type_index：表示常量池中的一个有效索引（表示方法的名字、返回类型、参数）
如果是Fieldref_info，则必须是一个对字段的描述，否则必须是一个对方法的描述
例如
#1 = Methodref #4.#16 // java/lang/Object."<init>":()V
tag = 1，表示自身索引为1
class_index = 4，表示类型是索引为4的类
name_and_type_index = 16，表示方法的描述为索引16
查看4和16
#4 = Class #19 // java/lang/Object
#16 = NameAndType #8:#9 // "<init>":()V
即表示这个方法是Object类中的构造函数
NameAndType结构
CONSTANT_NameAndType_info {
u1 tag;
u2 name_index;
u2 descriptor_index;
}
用来表示一个方法或者字段，其中不包括该字段或方法所属的类
tag：表示自身常量池的索引
name_index：常量池中的一个有效索引，必须是Utf8类型（表示方法或字段的名字）
descriptor_index：常量池中的一个有效索引，必须是Utf8类型（表示方法的返回类型和参数）
例如
#16 = NameAndType #8:#9 // "<init>":()V
tag = 16
name_index = 8
descriptor_index = 9
查看索引8和9
#8 = Utf8 <init>
#9 = Utf8 ()V
方法名为<init>表示构造函数，参数0个，返回值为void
UTF-8结构
CONSTANT_Utf8_info {
u1 tag;
u2 length;
u1 bytes[length];
}
表示一个字符串常量
tag：表示自身在常量池中的索引
length：表示byte数组的长度
bytes[length]：表示具体数据内容
这个部分其实还有很多细节，不过这里就不展开了，有兴趣的可以自行查看jvm文档，后面会有文章详细分析
常量池的内容就介绍到这里，接下去我们还需要看下类结构的其他成员
this_class，必须是一个有效的常量池索引，需要是CONSTANT_Class_info类型的
super_class，必须是一个有效的常量池索引，需要是CONSTANT_Class_info类型的或者为0，表示没有父类
interfaces_count，接口数量，一个int值
interfaces[]，接口数组，数组中的值必须是一个常量池的有效索引，需要是CONSTANT_Class_info类型
fields_count，字段数量
fields[]，字段数组，数组中的值都是field_info结构
field_info {
u2 access_flags;//access_flag
u2 name_index;//常量池中的一个有效索引，必须是Utf8类型（表示方法或字段的名字）
u2 descriptor_index;//常量池中的一个有效索引，必须是Utf8类型（表示字段的描述）
u2 attributes_count;//跳过，本文不涉及
attribute_info attributes[attributes_count];//跳过，本文不涉及
}
methods_count，方法数量
methods[]，方法数组，结构如下
method_info {
u2 access_flags;//access_flag
u2 name_index;//常量池中的一个有效索引，必须是Utf8类型（表示方法或字段的名字）
u2 descriptor_index;//常量池中的一个有效索引，必须是Utf8类型（表示方法的描述）
u2 attributes_count;//属性数量
attribute_info attributes[attributes_count];//属性的具体内容
}
class文件的一些基本结构就介绍到这里，接下去我们进一步深入了解class的各种结构究竟是怎么被构造的
回到generateClassFile()方法的开头
第一部分，Object方法的预处理
this.addProxyMethod(hashCodeMethod, Object.class);
this.addProxyMethod(equalsMethod, Object.class);
this.addProxyMethod(toStringMethod, Object.class);
首先无论是什么类，都是继承自Object的，因此Object中的方法是一定需要的
注意，这里addProxyMethod并非直接写字节码了，而是做了一些预处理
我们先看下3个方法中的第一个参数是个啥
在静态构造函数中，可以看到的确就是Object的3个方法
static {
try {
hashCodeMethod = Object.class.getMethod("hashCode");
equalsMethod = Object.class.getMethod("equals", Object.class);
toStringMethod = Object.class.getMethod("toString");
} catch (NoSuchMethodException var1) {
throw new NoSuchMethodError(var1.getMessage());
}
}
我们进入addProxyMethod方法，这里对变量名做了一个可读性处理
String methodName = method.getName();
Class[] paramTypes = method.getParameterTypes();
Class returnType = method.getReturnType();
Class[] exceptionTypes = method.getExceptionTypes();
String cacheKey = methodName + getParameterDescriptors(paramTypes);
Object cache = (List)this.proxyMethods.get(cacheKey);
...
((List) cache).add(new ProxyGenerator.ProxyMethod(methodName, paramTypes, returnType, exceptionTypes, targetClass));
概括而言，就是根据方法的各个要素生成一个ProxyMethod对象，然后将其加入一个缓存List中
接着我们进入ProxyMethod的构造函数查看
private ProxyMethod(String var2, Class<?>[] var3, Class<?> var4, Class<?>[] var5, Class<?> var6) {
this.methodName = var2;
this.parameterTypes = var3;
this.returnType = var4;
this.exceptionTypes = var5;
this.fromClass = var6;
this.methodFieldName = "m" + ProxyGenerator.this.proxyMethodCount++;
}
值得注意的是，在ProxyMethod的构造函数中有2个字段，在后面会有用到
一个是methodName，表示方法名
另外一个是以m+递增数字的methodFieldName，表示该方法在最终生成的类中的Method类型的字段的名称
第二部分，接口方法的预处理
Class[] interfaces = this.interfaces;
int interfaceLength = interfaces.length;
int i;
Class clazz;
for(i = 0; i < interfaceLength; ++i) {
clazz = interfaces[i];
Method[] methods = clazz.getMethods();
int methodLength = methods.length;
for(int j = 0; j < methodLength; ++j) {
Method m = methods[j];
this.addProxyMethod(m, clazz);
}
}
既然生成的类实现了传入的接口，因此循环接口，将接口的方法要素添加到proxyMethods中，和之前处理Object的方法一样
第三部分，字段和方法的字节码写入
Iterator iterator;
try {
this.methods.add(this.generateConstructor());
iterator = this.proxyMethods.values().iterator();
while(iterator.hasNext()) {
list = (List) iterator.next();
listIterator = list.iterator();
while(listIterator.hasNext()) {
ProxyGenerator.ProxyMethod proxyMethod = (ProxyGenerator.ProxyMethod) listIterator.next();
this.fields.add(new ProxyGenerator.FieldInfo(proxyMethod.methodFieldName, "Ljava/lang/reflect/Method;", 10));
this.methods.add(proxyMethod.generateMethod());
}
}
this.methods.add(this.generateStaticInitializer());
} catch (IOException var10) {
throw new InternalError("unexpected I/O Exception", var10);
}
这里的第一行，正是写入构造器的字节码，这一部分因为涉及到jvm的执行指令，我们放到之后再详细看，所以这里先跳过
this.methods.add(this.generateConstructor());
直接看后面的while循环，就是遍历之前我们添加的Object和接口定义的方法，然后生成相应的字段字节码和方法字节码
while(listIterator.hasNext()) {
ProxyGenerator.ProxyMethod proxyMethod = (ProxyGenerator.ProxyMethod) listIterator.next();
this.fields.add(new ProxyGenerator.FieldInfo(proxyMethod.methodFieldName, "Ljava/lang/reflect/Method;", 10));
this.methods.add(proxyMethod.generateMethod());
}
下面先详细看看字段字节码的细节
第四部分，字段字节码
this.fields.add(new ProxyGenerator.FieldInfo(proxyMethod.methodFieldName, "Ljava/lang/reflect/Method;", 10));
FieldInfo构造函数中
第一个参数proxyMethod.methodFieldName是我们在之前提到的m+递增数字生成的methodFieldName
第二个参数是类型描述
第三个参数是accessFlag，10表示private static (Modifier.PRIVATE | Modifier.STATIC)
进入构造函数看一下
public FieldInfo(String var2, String var3, int var4) {
this.name = var2;
this.descriptor = var3;
this.accessFlags = var4;
ProxyGenerator.this.cp.getUtf8(var2);
ProxyGenerator.this.cp.getUtf8(var3);
}
回想前文中的field_info类型（忽略attributes）
field_info {
u2 access_flags;
u2 name_index;
u2 descriptor_index;
}
this.name、this.descriptor、this.accessFlags正好和field_info中的结构一一对应
同时，由于name_index和descriptor_index都是常量池中的一个索引，因此需要将其写入常量池
这里的cp就是指Constant pool，把methodFieldName和descriptor写入到静态池
ProxyGenerator.this.cp.getUtf8(var2);
ProxyGenerator.this.cp.getUtf8(var3);
之后我们可以直接看，FieldInfo中的write方法，这就是最后写入的字节的方法
public void write(DataOutputStream var1) throws IOException {
var1.writeShort(this.accessFlags);
var1.writeShort(ProxyGenerator.this.cp.getUtf8(this.name));
var1.writeShort(ProxyGenerator.this.cp.getUtf8(this.descriptor));
var1.writeShort(0);
}
对照之前的field_info
第一个写入access_flags
接着写入name_index和descriptor_index，值都是索引
最后因为attribute数量是0，因此直接写0
此时一个完整的字段结构就写入完毕了
接着我们回头查看ProxyGenerator.this.cp.getUtf8方法，看看索引是如何确定的
public short getUtf8(String var1) {
if (var1 == null) {
throw new NullPointerException();
} else {
return this.getValue(var1);
}
}
接续查看getValue方法
private short getValue(Object var1) {
Short var2 = (Short)this.map.get(var1);
if (var2 != null) {
return var2;
} else if (this.readOnly) {
throw new InternalError("late constant pool addition: " + var1);
} else {
short var3 = this.addEntry(new ProxyGenerator.ConstantPool.ValueEntry(var1));
this.map.put(var1, new Short(var3));
return var3;
}
}
这里用map做了一个缓存，key就是需要写入的字段，value就是索引值，如果命中了map，则直接返回value
如果没有命中缓存，则需要addEntry
查看addEntry方法
private short addEntry(ProxyGenerator.ConstantPool.Entry var1) {
this.pool.add(var1);
if (this.pool.size() >= 65535) {
throw new IllegalArgumentException("constant pool size limit exceeded");
} else {
return (short)this.pool.size();
}
}
即将生成的entry添加入pool，并返回当前pool的大小，也就是该常量在池中的索引
回想一下cp的结构，其中cp数量是count+1，cp数组有效索引是从1开始的，因此这里直接返回pool的size，而不是size-1
因此
ProxyGenerator.this.cp.getUtf8()方法做了2件事情
1.将值写入常量池
2.返回该值在常量池中的索引
到这里，字段的相关内容就结束了，接下去我们查看方法的字节码
第五部分，方法字节码
先看之前while循环中的代码
this.methods.add(proxyMethod.generateMethod());
查看generateMethod方法
因为方法的结构体其实包含两个大部分，第一部分是和field_info一样的基础属性，第二部分是方法的执行体，之后会单独介绍方法的执行体是怎么写入的，这里我们先关注方法的基本结构
String var1 = ProxyGenerator.getMethodDescriptor(this.parameterTypes, this.returnType);
ProxyGenerator.MethodInfo var2 = ProxyGenerator.this.new MethodInfo(this.methodName, var1, 17);
这里第一行是获取方法的描述，类似于 ()V 描述方法的参数和返回参数，这里()V表示获取0个参数，返回为void的方法
第二行就生成一个MethodInfo对象，查看其构造函数
public MethodInfo(String var2, String var3, int var4) {
this.name = var2;
this.descriptor = var3;
this.accessFlags = var4;
ProxyGenerator.this.cp.getUtf8(var2);
ProxyGenerator.this.cp.getUtf8(var3);
ProxyGenerator.this.cp.getUtf8("Code");
ProxyGenerator.this.cp.getUtf8("Exceptions");
}
同样回顾前文的method_info
method_info {
u2 access_flags;//access_flag
u2 name_index;//常量池中的一个有效索引，必须是Utf8类型（表示方法或字段的名字）
u2 descriptor_index;//常量池中的一个有效索引，必须是Utf8类型（表示方法的描述）
u2 attributes_count;//属性数量
attribute_info attributes[attributes_count];//属性的具体内容
}
和field_info不同，除了基础的access_flags、name_index、descriptor_index外，MethodInfo的构造函数还写入了2个额外的常量池对象：Code和Exceptions，表示2种attributes
Code表示执行代码
Exceptions表示方法会抛出的异常
同样，我们接着就查看MethodInfo中的write方法
写入access_flags、name_index、descriptor_index
var1.writeShort(this.accessFlags);
var1.writeShort(ProxyGenerator.this.cp.getUtf8(this.name));
var1.writeShort(ProxyGenerator.this.cp.getUtf8(this.descriptor));
写入属性的数量
var1.writeShort(2);
此时我们就需要看下attributes的基础结构了
attribute_info {
u2 attribute_name_index;//名字在常量池的索引
u4 attribute_length;//attribute的字节长度
u1 info[attribute_length];//attribute的实际数据
}
这里我们就先了解2种具体的attribute，一个是Code，一个是Exception，正是之前在构造函数中看到的
Code的结构
Code_attribute {
u2 attribute_name_index;
u4 attribute_length;
u2 max_stack;
u2 max_locals;
u4 code_length;
u1 code[code_length];
u2 exception_table_length;
{ u2 start_pc;
u2 end_pc;
u2 handler_pc;
u2 catch_type;
} exception_table[exception_table_length];
u2 attributes_count;
attribute_info attributes[attributes_count];
}
此时我们对应着代码来看
首先写入attribute_name_index
var1.writeShort(ProxyGenerator.this.cp.getUtf8("Code"));
写入数据长度attribute_length，这里的12和8会在本文后面解释
var1.writeInt(12 + this.code.size() + 8 * this.exceptionTable.size());
写入栈深max_stack和max_locals本地变量数量，这2个值在下一篇文章的generateMethod()方法详细介绍中涉及到，这里就先不展开了
var1.writeShort(this.maxStack);
var1.writeShort(this.maxLocals);
写入方法执行体字节的长度code_length和方法执行体具体字节code[code_length]，这2部分也会在generateMethod()方法详细介绍中涉及到，这里就先不展开了
var1.writeInt(this.code.size());
this.code.writeTo(var1);
此时我们看到写入max_stack、max_locals、code_length时，字段的类型分别是short、short、integer，加起共8个字节
写入方法会抛出的异常数量exception_table_length
var1.writeShort(this.exceptionTable.size());
这个时候exception_table_length是一个short类型，加上之前的8个字节，一共是10个字节
写入异常的具体结构
Iterator var2 = this.exceptionTable.iterator();
while(var2.hasNext()) {
ProxyGenerator.ExceptionTableEntry var3 = (ProxyGenerator.ExceptionTableEntry)var2.next();
var1.writeShort(var3.startPc);
var1.writeShort(var3.endPc);
var1.writeShort(var3.handlerPc);
var1.writeShort(var3.catchType);
}
每一个异常都有4个字段，start_pc、end_pc、handler_pc、catch_type，都是short类型，因此一个Exception就会有8个字节，这个8正对应了上面attribute_length中的8
最后写入attributes自身的attributes_count，因为没有，所以直接写0
var1.writeShort(0);
这个数量是一个short类型，加上之前累积的10个字节，一共12个字节，对应了attribute_length中的12
接下去看Exception
Exception结构
Exceptions_attribute {
u2 attribute_name_index;
u4 attribute_length;
u2 number_of_exceptions;
u2 exception_index_table[number_of_exceptions];
}
这个结构相对就简单了很多，下面对应代码来看
先写入常量池的索引attribute_name_index
var1.writeShort(ProxyGenerator.this.cp.getUtf8("Exceptions"));
写入attribute长度attribute_length，这里的2个2也在后面解释，不过我想大家自己也能想到分别代表什么了吧
var1.writeInt(2 + 2 * this.declaredExceptions.length);
写入异常数量number_of_exceptions，类型是short，对应了第一个2
var1.writeShort(this.declaredExceptions.length);
写入具体的异常在常量池中的索引，每一个数据都是一个short，对应了第二个2
var1.writeShort(this.declaredExceptions.length);
short[] var6 = this.declaredExceptions;
int var7 = var6.length;
for(int var4 = 0; var4 < var7; ++var4) {
short var5 = var6[var4];
var1.writeShort(var5);
}
以上，字段和方法的写入就基本解析就完成了
之后将探究generateMethod()方法最复杂的执行体内容
因为方法的字节码涉及到了jvm的操作指令，因此我们先做一个基础性的了解
原文地址：https://dzone.com/articles/introduction-to-java-bytecode
jvm指令文档：https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se7/html/jvms-6.html
文中开始介绍的堆、栈、方法区等概念这里就不详细描述了，主要看它后面对一些简单方法的字节码的解析
首先我们定义一个简单的类
public class Test {
public static void main(String[] args) {
int a = 1;
int b = 2;
int c = a + b;
}
}
编译生成Test.class
javac Test.java
查看字节码结构
javap -v Test.class
我们关注其中的main方法部分
public static void main(java.lang.String[]);
descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
Code:
stack=2, locals=4, args_size=1
0: iconst_1
1: istore_1
2: iconst_2
3: istore_2
4: iload_1
5: iload_2
6: iadd
7: istore_3
8: return
LineNumberTable:
line 3: 0
line 4: 2
line 5: 4
line 6: 8
其中的Code正是方法的执行体，下面按照顺序图解具体操作
iconst_1：将常量1压入操作栈
img
istore_1：弹出栈顶的操作数，存入栈的本地变量数组的索引1，也就是变量a
img
iconst_2：将常量2压入操作栈
img
istore_2：弹出栈顶的操作数，存入栈的本地变量数组的索引2，也就是变量b
img
iload_1：从本地变量索引1种读取值，并压入操作栈
img
iload_2：从本地变量索引2种读取值，并压入操作栈
img
iadd：弹出栈顶的2个操作数，相加后将结果压入操作栈
img
istore_3：弹出栈顶的操作数，存入栈的本地变量数组的索引3，也就是变量c
img
return：从方法返回
如果我们在类中定义一个方法
public class Test {
public static void main(String[] args) {
int a = 1;
int b = 2;
int c = calc(a, b);
}
static int calc(int a, int b) {
return (int) Math.sqrt(Math.pow(a, 2) + Math.pow(b, 2));
}
}
得到的字节码如下，这次我把部分Constant pool也展示在下面
Constant pool:
#1 = Methodref #8.#19 // java/lang/Object."<init>":()V
#2 = Methodref #7.#20 // Test.calc:(II)I
#3 = Double 2.0d
#5 = Methodref #21.#22 // java/lang/Math.pow:(DD)D
#6 = Methodref #21.#23 // java/lang/Math.sqrt:(D)D
public static void main(java.lang.String[]);
descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
Code:
stack=2, locals=4, args_size=1
0: iconst_1
1: istore_1
2: iconst_2
3: istore_2
4: iload_1
5: iload_2
6: invokestatic #2 // Method calc:(II)I
9: istore_3
10: return
LineNumberTable:
line 3: 0
line 4: 2
line 5: 4
line 6: 10
static int calc(int, int);
descriptor: (II)I
flags: ACC_STATIC
Code:
stack=6, locals=2, args_size=2
0: iload_0
1: i2d
2: ldc2_w #3 // double 2.0d
5: invokestatic #5 // Method java/lang/Math.pow:(DD)D
8: iload_1
9: i2d
10: ldc2_w #3 // double 2.0d
13: invokestatic #5 // Method java/lang/Math.pow:(DD)D
16: dadd
17: invokestatic #6 // Method java/lang/Math.sqrt:(D)D
20: d2i
21: ireturn
LineNumberTable:
line 8: 0
这里我们主要看一下一些新出现的操作指令
在main方法中，编号6
invokestatic #2：调用静态方法，方法在Constant Pool中索引为2，表示Test.calc方法（这里特别注意，调用的方法目标必须是常量池中的一个有效索引）
在cacl方法中
i2d：将int类型的转换成double类型的
ldc2_w：将long型或者double型（思考一下为何是这2种类型放在同一个操作指令中）从静态池中压入栈
dadd：将double相加
d2i：将double类型转换成int类型
ireturn：返回一个int
将上面的jvm指令结合java代码，就可以初步理解每一行java代码究竟是如何被jvm执行的了
接下去我们可以通过Proxy的代码结合实际来看看
方法还是generateClassFile()
在之前“第三部分字节与方法字节码的写入”中，有提到
这里的第一行，正是写入构造器的字节码，这一部分因为涉及到jvm的执行指令，我们放到下篇文章再详细看，所以这里先跳过
this.methods.add(this.generateConstructor());
此时我们就可以详细看下generateConstructor方法究竟干了什么
private ProxyGenerator.MethodInfo generateConstructor() throws IOException {
ProxyGenerator.MethodInfo var1 = new ProxyGenerator.MethodInfo("<init>", "(Ljava/lang/reflect/InvocationHandler;)V", 1);
DataOutputStream var2 = new DataOutputStream(var1.code);
this.code_aload(0, var2);
this.code_aload(1, var2);
var2.writeByte(183);
var2.writeShort(this.cp.getMethodRef("java/lang/reflect/Proxy", "<init>", "(Ljava/lang/reflect/InvocationHandler;)V"));
var2.writeByte(177);
var1.maxStack = 10;
var1.maxLocals = 2;
var1.declaredExceptions = new short[0];
return var1;
}
特别注意的是，这里的var2表示的是方法的执行体部分，也就是在上一篇文章中，我们提到的方法attributes中的一个：Code
接下一行一行分析
初始化MethodInfo对象，3个参数分别是，方法名、方法描述、access_flag，1表示public（参见Modifier.java）
因为是构造函数，所以方法名为<init>
方法的描述表示，该方法获取一个java.lang.reflect.InvocationHandler类型的参数，返回值为V（表示void）
方法的access_flag为1，表示public
ProxyGenerator.MethodInfo var1 = new ProxyGenerator.MethodInfo("<init>",
"(Ljava/lang/reflect/InvocationHandler;)V", 1);
在Code中写入aload_0和aload_1操作指令
this.code_aload(0, var2);
this.code_aload(1, var2);
在Code中写入183号操作指令，查文档得：invokespecial
调用实例方法，特别用来处理父类的构造函数
var2.writeByte(183);
在Code中写入需要调用的方法名和方法的参数
注意，这里的方法是通过this.cp.getMethodRef方法得到的，也就是说，这里写入的最终数据，其实是一个符合该方法描述的常量池中的一个有效索引（这部分知识可以参看之前的3篇文章）
var2.writeShort(this.cp.getMethodRef("java/lang/reflect/Proxy", "<init>",
"(Ljava/lang/reflect/InvocationHandler;)V"));
在Code中写入177号指令，查文档得：return
返回void
var2.writeByte(177);
和上一篇文章中提到的一样，最后还需要写入栈深和本地变量数量，以及方法会抛出的异常数量，因为构造函数不主动抛出异常，所以异常数量直接为0
注意这里并非是直接writeByte，而是对MethodInfo的属性做了一个设置，这部分的字节码依然会在MethodInfo的write方法中写入，参见上一篇文章
var1.maxStack = 10;
var1.maxLocals = 2;
var1.declaredExceptions = new short[0];
到此，一个构造方法的结构就完成了
此时我们总结一下该构造函数的结构，当我们查看class文件的结构时，应当是下面这种结构
aload_0;
aload_1;
invokespecial #x //这里x对应Constant pool中构造函数的编号
return;
验证一下，我们建立一个类
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Proxy;
public class Test extends Proxy {
protected TestClass(InvocationHandler h) {
super(h);
}
}
查看其字节码
protected Test(java.lang.reflect.InvocationHandler);
descriptor: (Ljava/lang/reflect/InvocationHandler;)V
flags: ACC_PROTECTED
Code:
stack=2, locals=2, args_size=2
0: aload_0
1: aload_1
2: invokespecial #1 // Method java/lang/reflect/Proxy."<init>":(Ljava/lang/reflect/InvocationHandler;)V
5: return
LineNumberTable:
line 6: 0
line 7: 5
正和我们之前总结的一模一样
结合之前的一些jvm指令的基本描述，我们就可以对method_info的整体结构有了更深入的了解
此时我们先停一停，思考这样一个问题：
如果由我们自己通过代码来定义一个Proxy的动态类，我们该如何去定义？
首先回顾一下第一篇文章中提到代理类的3个特性
1.继承了Proxy类
2.实现了我们传入的接口
3.以$Proxy+随机数字的命名
假定我们现在定义一个简单的接口，并生成该接口的代理类
接口定义
public interface TestInterface {
int put(String a);
}
满足3个特性的代理类初步定义如下
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Proxy;
public class $Proxy11 extends Proxy implements TestInterface {
protected $Proxy11(InvocationHandler h) {
super(h);
}
@Override
public int put(String a) {
return 0;
}
}
然而在这种情况下h的代理是无法生效的，因为put方法中并没有h的参与
现在我们回顾一下InvocationHandler的invoke方法的定义
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
第一个proxy是代理自身，method是被代理的方法，args是方法的参数
因此为了使得代理生效，我们可以修改方法，如下
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Proxy;
public class $Proxy11 extends Proxy implements TestInterface {
protected $Proxy11(InvocationHandler h) {
super(h);
}
@Override
public int put(String a) {
try {
return (int) h.invoke(this, TestInterface.class.getMethod("put", String.class), new Object[]{a});
} catch (Throwable e) {
return 0;
}
}
}
这样我们就能使得h的代理生效了
当然，这只是我们所设想的最基本的一种代理形式。有了这个思路之后，我们就可以看看源码中是如何生成方法的字节码
接着我们来看重点，proxy方法的写入
还是回到generateClassFile()方法中关注下面这行代码
this.methods.add(var16.generateMethod());
这个方法就是proxy方法实际执行的code部分了，因为代码比较多，所以我就直接将注释写到代码中
如果你前面的内容都仔细阅读且理解了，那我想你一定会有兴趣看完下面所有的代码，并且会对proxy的实现和class字节码有更深刻的理解
当然，如果你看到源码就非常头疼也没有关系，可以跳过这部分源码直接看最后的验证部分
private ProxyGenerator.MethodInfo generateMethod() throws IOException {
/**
* 获取方法描述，如果还打开着之前javap的工具的话，就能看到类似于
* // java/lang/Object."<init>":()V
* // Test.calc:(II)I
*/
String methodDescriptor = ProxyGenerator.getMethodDescriptor(this.parameterTypes, this.returnType);
/**
* 这里和之前构造器一样，先生成一个MethodInfo对象
* 这里17表示public final
* Modifier.FINAL | Modifier.PUBLIC
*/
ProxyGenerator.MethodInfo methodInfo = ProxyGenerator.this.new MethodInfo(this.methodName, methodDescriptor, 17);
/**
* 新建一个存放静态池编号的数组
*/
int[] parameterTypesOrders = new int[this.parameterTypes.length];
/**
* 这个值是指静态池中的编号，如果还打开着之前javap的话，类似于
* Constant pool:
* #1 = Methodref #8.#19 // java/lang/Object."<init>":()V
* #2 = Methodref #7.#20 // Test.calc:(II)I
* #3 = Double 2.0d
* #5 = Methodref #21.#22 // java/lang/Math.pow:(DD)D
* 前面的#1,#2,#3,#5
* 我们注意到缺少了#4，因为double需要占用8个字节，而其他的都只需要占用4个字节
*/
int constantPoolNumber = 1;
for(int i = 0; i < parameterTypesOrders.length; ++i) {
parameterTypesOrders[i] = constantPoolNumber;
/**
* 如果是Long或者Double类型的参数，则+2，否则+1，因为Long和Double都是占用8个字节
*/
constantPoolNumber += ProxyGenerator.getWordsPerType(this.parameterTypes[i]);
}
DataOutputStream dataOutputStream = new DataOutputStream(methodInfo.code);
/**
* aload_0，加载栈帧本地变量表的第一个参数，因为是实例方法，所以是就是指this
*/
ProxyGenerator.this.code_aload(0, dataOutputStream);
/**
* getfield，获取this的实例字段
*/
dataOutputStream.writeByte(180);
/**
* 从Proxy类中，获取类型是InvocationHandler，字段名为h的对象
*/
dataOutputStream.writeShort(ProxyGenerator.this.cp.getFieldRef("java/lang/reflect/Proxy", "h", "Ljava/lang/reflect/InvocationHandler;"));
/**
* aload_0
*/
ProxyGenerator.this.code_aload(0, dataOutputStream);
/**
* getstatic，获取静态字段
*/
dataOutputStream.writeByte(178);
/**
* 获取当前代理类，名字是methodFieldName，类型是Method的对象（之前在写入静态池的时候，用的也是methodFieldName）
*/
dataOutputStream.writeShort(ProxyGenerator.this.cp.getFieldRef(ProxyGenerator.dotToSlash(ProxyGenerator.this.className), this.methodFieldName, "Ljava/lang/reflect/Method;"));
/**
* 准备写入参数
*/
if (this.parameterTypes.length > 0) {
/**
* 写入参数的数量，如果再仔细看一下code_ipush
* 当length小于等于5时，写入的命令是iconst_m1~iconst_5
* 当length在-128~127闭区间时，写入的命令是bipush
* 否则就写入sipush
*/
ProxyGenerator.this.code_ipush(this.parameterTypes.length, dataOutputStream);
/**
* anewarray，创建一个数组
*/
dataOutputStream.writeByte(189);
/**
* 数组的类型是object
*/
dataOutputStream.writeShort(ProxyGenerator.this.cp.getClass("java/lang/Object"));
/**
* 循环参数
*/
for(int i = 0; i < this.parameterTypes.length; ++i) {
/**
* dup，复制栈顶的操作数
*/
dataOutputStream.writeByte(89);
/**
* iconst、bipush、sipush
*/
ProxyGenerator.this.code_ipush(i, dataOutputStream);
/**
* 对参数类型等做一个编码
*/
this.codeWrapArgument(this.parameterTypes[i], parameterTypesOrders[i], dataOutputStream);
/**
* aastore，将对象存入数组
*/
dataOutputStream.writeByte(83);
}
} else {
/**
* 如果没参数的话
* aconst_null，push一个null
*/
dataOutputStream.writeByte(1);
}
/**
* invokeinterface 调用接口方法
*/
dataOutputStream.writeByte(185);
/**
* 找到InvocationHandler的invoke方法
*/
dataOutputStream.writeShort(ProxyGenerator.this.cp.getInterfaceMethodRef("java/lang/reflect/InvocationHandler", "invoke", "(Ljava/lang/Object;Ljava/lang/reflect/Method;[Ljava/lang/Object;)Ljava/lang/Object;"));
/**
* iconst_1，将1压入操作栈
*/
dataOutputStream.writeByte(4);
/**
* nop，不做事情
*/
dataOutputStream.writeByte(0);
if (this.returnType == Void.TYPE) {
/**
* 如果是void方法
* pop，将栈顶的操作数弹出
*/
dataOutputStream.writeByte(87);
/**
* return
*/
dataOutputStream.writeByte(177);
} else {
/**
* 对返回值进行编码
*/
this.codeUnwrapReturnValue(this.returnType, dataOutputStream);
}
byte startPc = 0;
short handlerPc;
short endPc = handlerPc = (short)methodInfo.code.size();
/**
* 获取方法可能抛出的异常
*/
List catchList = ProxyGenerator.computeUniqueCatchList(this.exceptionTypes);
if (catchList.size() > 0) {
Iterator exceptionIterator = catchList.iterator();
/**
* 对异常进行预处理
*/
while(exceptionIterator.hasNext()) {
Class var12 = (Class)exceptionIterator.next();
/**
* 这里注意startPc, endPc, handlerPc参数，和pc register有关，用于抛出Exception时能确定接下去要执行的指令
*/
methodInfo.exceptionTable.add(new ProxyGenerator.ExceptionTableEntry(startPc, endPc, handlerPc, ProxyGenerator.this.cp.getClass(ProxyGenerator.dotToSlash(var12.getName()))));
}
/**
* athrow，抛出异常
*/
dataOutputStream.writeByte(191);
/**
* 重新获取异常的处理点
*/
handlerPc = (short)methodInfo.code.size();
/**
* 添加异常的基类
*/
dataOutputStream.exceptionTable.add(new ProxyGenerator.ExceptionTableEntry(startPc, endPc, handlerPc, ProxyGenerator.this.cp.getClass("java/lang/Throwable")));
/**
* 根据constantPoolNumber的值
* astore_0 = 75 (0x4b)
* astore_1 = 76 (0x4c)
* astore_2 = 77 (0x4d)
* astore_3 = 78 (0x4e)
* astore
*/
ProxyGenerator.this.code_astore(constantPoolNumber, dataOutputStream);
/**
* new 创建一个新对象
*/
dataOutputStream.writeByte(187);
/**
* 对象是UndeclaredThrowableException
*/
dataOutputStream.writeShort(ProxyGenerator.this.cp.getClass("java/lang/reflect/UndeclaredThrowableException"));
/**
* dup 复制栈顶操作数
*/
dataOutputStream.writeByte(89);
/**
* 根据constantPoolNumber的值
* aload_0 = 42 (0x2a)
* aload_1 = 43 (0x2b)
* aload_2 = 44 (0x2c)
* aload_3 = 45 (0x2d)
* aload
*/
ProxyGenerator.this.code_aload(constantPoolNumber, dataOutputStream);
/**
* invokespecial，调用父类的方法
*/
dataOutputStream.writeByte(183);
/**
* 父类的构造函数
*/
dataOutputStream.writeShort(ProxyGenerator.this.cp.getMethodRef("java/lang/reflect/UndeclaredThrowableException", "<init>", "(Ljava/lang/Throwable;)V"));
/**
* athrow,抛出异常
*/
dataOutputStream.writeByte(191);
}
if (var2.code.size() > 65535) {
throw new IllegalArgumentException("code size limit exceeded");
} else {
var2.maxStack = 10;
var2.maxLocals = (short)(var4 + 1);
var2.declaredExceptions = new short[this.exceptionTypes.length];
for(int var14 = 0; var14 < this.exceptionTypes.length; ++var14) {
var2.declaredExceptions[var14] = ProxyGenerator.this.cp.getClass(ProxyGenerator.dotToSlash(this.exceptionTypes[var14].getName()));
}
return var2;
}
}
那么为了看看我们一开始对于方法的猜测是否正确，我们略微改造之前定义的接口和类，然后实际看看
接口和Proxy定义（因为字节码中还包含了一些异常的信息，所以定义接口的时候特别定义了2个异常）
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Proxy;
import java.util.concurrent.TimeoutException;
public class Proxy11 extends Proxy implements TestInterface {
protected Proxy11(InvocationHandler h) {
super(h);
}
public void put(String a, Double b) throws TimeoutException {
try {
h.invoke(this, TestInterface.class.getMethod("put", String.class, Double.class), new Object[]{a, b});
} catch (Throwable e) {
}
}
public int get(String a, Long b) throws IndexOutOfBoundsException {
try {
return (int) h.invoke(this, TestInterface.class.getMethod("get", String.class, Long.class), new Object[]{a, b});
} catch (Throwable e) {
return 0;
}
}
}
interface TestInterface {
void put(String a, Double b) throws TimeoutException;
int get(String a, Long b) throws IndexOutOfBoundsException;
}
我们生成class后，将字节码的指令集与我们之前的分析一一对比，虽然其中还是有些不同，不过大体上是符合之前源码的顺序
最后为了实际考察Proxy生成类的源码，我们还是需要将Proxy的字节码转换回java文件
首先我们需要添加vm启动参数
-Dsun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles=true
有了这个参数，当我们使用Proxy时，就会把class写入到文件中了
写入的目录是项目下的com/sun/proxy/$Proxy11.class
为了更好地可读性，我们需要使用一个在线工具
http://www.javadecompilers.com/
传入我们之前生成出来class文件
结果如下
package com.sun.proxy;
import java.util.concurrent.TimeoutException;
import java.lang.reflect.UndeclaredThrowableException;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import cn.tera.aopproxy.TestInterface;
import java.lang.reflect.Proxy;
public final class $Proxy11 extends Proxy implements TestInterface
{
private static Method m1;
private static Method m3;
private static Method m2;
private static Method m4;
private static Method m0;
public $Proxy11(final InvocationHandler h) {
super(h);
}
public final boolean equals(final Object o) {
try {
return (boolean)super.h.invoke(this, $Proxy11.m1, new Object[] { o });
}
catch (Error | RuntimeException error) {
throw;
}
catch (Throwable undeclaredThrowable) {
throw new UndeclaredThrowableException(undeclaredThrowable);
}
}
public final int get(final String s, final Long n) throws IndexOutOfBoundsException {
try {
return (int)super.h.invoke(this, $Proxy11.m3, new Object[] { s, n });
}
catch (Error | RuntimeException error) {
throw;
}
catch (Throwable undeclaredThrowable) {
throw new UndeclaredThrowableException(undeclaredThrowable);
}
}
public final String toString() {
try {
return (String)super.h.invoke(this, $Proxy11.m2, null);
}
catch (Error | RuntimeException error) {
throw;
}
catch (Throwable undeclaredThrowable) {
throw new UndeclaredThrowableException(undeclaredThrowable);
}
}
public final void put(final String s, final Double n) throws TimeoutException {
try {
super.h.invoke(this, $Proxy11.m4, new Object[] { s, n });
}
catch (Error | RuntimeException | TimeoutException error) {
throw;
}
catch (Throwable undeclaredThrowable) {
throw new UndeclaredThrowableException(undeclaredThrowable);
}
}
public final int hashCode() {
try {
return (int)super.h.invoke(this, $Proxy11.m0, null);
}
catch (Error | RuntimeException error) {
throw;
}
catch (Throwable undeclaredThrowable) {
throw new UndeclaredThrowableException(undeclaredThrowable);
}
}
static {
try {
$Proxy11.m1 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("equals", Class.forName("java.lang.Object"));
$Proxy11.m3 = Class.forName("cn.tera.aopproxy.TestInterface").getMethod("get", Class.forName("java.lang.String"), Class.forName("java.lang.Long"));
$Proxy11.m2 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("toString", (Class<?>[])new Class[0]);
$Proxy11.m4 = Class.forName("cn.tera.aopproxy.TestInterface").getMethod("put", Class.forName("java.lang.String"), Class.forName("java.lang.Double"));
$Proxy11.m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode", (Class<?>[])new Class[0]);
}
catch (NoSuchMethodException ex) {
throw new NoSuchMethodError(ex.getMessage());
}
catch (ClassNotFoundException ex2) {
throw new NoClassDefFoundError(ex2.getMessage());
}
}
}
是不是有一种恍然大悟的感觉，此时再回头去看之前分析的方法字节码，就能更好地理解其含义了，以及和我们自己定义的类的字节码有区别的原因了。
当然我们更可以直接查看生成的class文件，再通过javap去查看字节码，然后返过去和前面的源码再作对比，这个就留给读者自己去分析了
至此，java动态代理的根本原理和相应的class字节码结构的分析就结束了
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