【JDK动态代理】JDK动态代理：为何只能代理接口和接口实现类

在Java开发中，JDK动态代理是一种非常有用的技术，它允许开发者在不修改目标类代码的情况下，为目标类添加额外的功能。然而，JDK动态代理的使用有一些限制，特别是它只能代理接口和接口实现类。本文将深入探讨这一限制的原因。

1.JDK动态代理原理

下面是一个简单的动态代理的例子

/*** 要代理的接口*/
public interface Target{String say();
}/*** 真实调用对象*/
public class RealTarget {public String invoke(){return "i'm proxy";}
}/*** JDK代理类生成*/
public class JDKProxy implements InvocationHandler {private Object target;JDKProxy(Object target) {this.target = target;}@Overridepublic Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] paramValues) {System.out.println("Before method invocation");Object result = ((RealTarget)target).invoke();System.out.println("After method invocation");return result;}
}/*** 测试例子*/
public class TestProxy {public static void main(String[] args){// 构建代理器JDKProxy proxy = new JDKProxy(new RealTarget());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Target test = (Target) Proxy.newProxyInstance(classLoader, new Class[]{Target.class}, proxy);// 方法调用System.out.println(test.say());}
}

这段代码想表达的意思就是：给 Target 接口生成一个动态代理类，并调用接口 say() 方法，但真实返回的值居然是来自 RealTarget 里面的 invoke() 方法返回值。你看，短短50行的代码，就完成了这个功能，是不是还挺有意思的？

那既然重点是代理类的生成，那我们就去看下 Proxy.newProxyInstance 里面究竟发生了什么？

一起看下下面的流程图，具体代码细节你可以对照着 JDK 的源码看（上文中有类和方法，可以直接定位），我是按照 1.7.X 版本梳理的。

在生成字节码的那个地方，也就是 ProxyGenerator.generateProxyClass() 方法里面，通过代码我们可以看到，里面是用参数 saveGeneratedFiles 来控制是否把生成的字节码保存到本地磁盘。同时为了更直观地了解代理的本质，我们需要把参数 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，你会看到这样的代码： 

package com.sun.proxy;import com.proxy.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 Target {private static Method m3;private static Method m1;private static Method m0;private static Method m2;public $Proxy0(InvocationHandler paramInvocationHandler) {super(paramInvocationHandler);}public final String say() {try {return (String)this.h.invoke(this, m3, null);} catch (Error|RuntimeException error) {throw null;} catch (Throwable throwable) {throw new UndeclaredThrowableException(throwable);} }public final boolean equals(Object paramObject) {try {return ((Boolean)this.h.invoke(this, m1, new Object[] { paramObject })).booleanValue();} catch (Error|RuntimeException error) {throw null;} catch (Throwable throwable) {throw new UndeclaredThrowableException(throwable);} }public final int hashCode() {try {return ((Integer)this.h.invoke(this, m0, null)).intValue();} catch (Error|RuntimeException error) {throw null;} catch (Throwable throwable) {throw new UndeclaredThrowableException(throwable);} }public final String toString() {try {return (String)this.h.invoke(this, m2, null);} catch (Error|RuntimeException error) {throw null;} catch (Throwable throwable) {throw new UndeclaredThrowableException(throwable);} }static {try {m3 = Class.forName("com.proxy.Target").getMethod("say", new Class[0]);m1 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("equals", new Class[] { Class.forName("java.lang.Object") });m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode", new Class[0]);m2 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("toString", new Class[0]);return;} catch (NoSuchMethodException noSuchMethodException) {throw new NoSuchMethodError(noSuchMethodException.getMessage());} catch (ClassNotFoundException classNotFoundException) {throw new NoClassDefFoundError(classNotFoundException.getMessage());} }
}

我们可以看到 $Proxy0 类里面有一个跟 Target 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 Target.say() 的时候，其实它是被转发到了JDKProxy.invoke()。到这儿，整个魔术过程就透明了。 

 2.回答JDK动态代理的疑问

1. 为何只能代理具有接口的类？
   这是因为JDK动态代理的机制所限。在Java中，动态代理通过Proxy.newProxyInstance()方法实现，此方法要求传入一个接口类作为被代理对象。这源于JDK动态代理的底层实现：它在程序运行时动态生成一个名为$Proxy0的代理类，该代理类继承自java.lang.reflect.Proxy并实现了被代理的接口。由于Java不支持多重继承，每个动态代理类都继承自Proxy，因此只能代理接口，而无法代理具体实现类。

2. JDK动态代理能否代理类？
   JDK中的Proxy类主要用于保存动态代理的处理器InvocationHandler。理论上，如果不通过Proxy类而直接在动态生成的代理类内部设置处理器，可能实现对类的动态代理。然而，JDK的设计者并未采取这种方式，这主要是出于设计上的考虑和限制。

3. 为何这样设计？

   • 使用场景与需求：动态代理的主要用途是在不修改原始实现的前提下，对方法进行拦截以实现功能增强或扩展。在实际开发中，基于接口编程是常见模式，因此基于接口实现动态代理符合需求和场景。当然，也存在没有实现接口的类，此时JDK动态代理无法满足需求。
   • 代码重用与扩展性：在Java中，类的设计更注重共性能力的抽象，以提高代码的重用性和扩展性。动态代理也遵循这一原则，它封装了代理类的生成逻辑、接口判断以及InvocationHandler的持有等，将这些抽象逻辑放在Proxy父类中是一个合理的选择。

4. 其他实现方式
   对于需要代理没有接口的类，可以选择使用CGLIB动态代理。CGLIB通过动态生成被代理类的子类，并重写非final修饰的方法，在子类中拦截父类方法的调用，从而实现动态代理。这种方式弥补了JDK动态代理只能代理接口的不足。

三、总结

JDK动态代理是Java中一种强大而灵活的技术，它允许在不修改原始代码的情况下对目标对象的方法进行功能增强。然而，由于其基于接口的代理机制，它只能代理接口和接口实现类。对于需要代理没有实现接口的类的情况，可以考虑使用CGLIB动态代理等替代方案。在实际开发中，应根据具体需求选择合适的代理机制，以实现最佳的性能和可维护性。