SpringBoot中5种动态代理的实现方案
动态代理允许我们在不修改源代码的情况下，为对象增加额外的行为。在springboot应用中，动态代理被广泛用于实现事务管理、缓存、安全控制、日志记录等横切关注点。
1. jdk动态代理：java原生的代理方案
实现原理
jdk动态代理是java标准库提供的代理机制，基于java.lang.reflect.proxy类和invocationhandler接口实现。它通过反射在运行时动态创建接口的代理实例。
核心代码示例
public class jdkdynamicproxydemo {
interface userservice {
void save(user user);
user find(long id);
}
// 实现类
static class userserviceimpl implements userservice {
@override
public void save(user user) {
system.out.println("保存用户: " + user.getname());
}
@override
public user find(long id) {
system.out.println("查找用户id: " + id);
return new user(id, "用户" + id);
}
}
// 调用处理器
static class logginginvocationhandler implements invocationhandler {
private final object target;
public logginginvocationhandler(object target) {
this.target = target;
}
@override
public object invoke(object proxy, method method, object[] args) throws throwable {
system.out.println("before: " + method.getname());
long starttime = system.currenttimemillis();
object result = method.invoke(target, args);
long endtime = system.currenttimemillis();
system.out.println("after: " + method.getname() + ", 耗时: " + (endtime - starttime) + "ms");
return result;
}
}
public static void main(string[] args) {
// 创建目标对象
userservice userservice = new userserviceimpl();
// 创建代理对象
userservice proxy = (userservice) proxy.newproxyinstance(
userservice.getclass().getclassloader(),
userservice.getclass().getinterfaces(),
new logginginvocationhandler(userservice)
);
// 调用代理方法
proxy.save(new user(1l, "张三"));
user user = proxy.find(2l);
}
}
优点
- jdk标准库自带：无需引入额外依赖，减少了项目体积
- 生成代码简单：代理逻辑集中在invocationhandler中，易于理解和维护
- 性能相对稳定：在jdk 8后的版本中，性能有明显提升
局限性
- 只能代理接口：被代理类必须实现接口，无法代理类
- 反射调用开销：每次方法调用都需通过反射机制，有一定性能损耗
- 无法拦截final方法：无法代理被final修饰的方法
spring中的应用
在spring中，当bean实现了接口时，默认使用jdk动态代理。这可以通过配置修改：
@enableaspectjautoproxy(proxytargetclass = false) // 默认值为false，表示优先使用jdk动态代理
2. cglib代理：基于字节码的强大代理
实现原理
cglib(code generation library)是一个强大的高性能字节码生成库，它通过继承被代理类生成子类的方式实现代理。spring从3.2版本开始将cglib直接集成到框架中。
核心代码示例
public class cglibproxydemo {
// 不需要实现接口的类
static class userservice {
public void save(user user) {
system.out.println("保存用户: " + user.getname());
}
public user find(long id) {
system.out.println("查找用户id: " + id);
return new user(id, "用户" + id);
}
}
// cglib方法拦截器
static class loggingmethodinterceptor implements methodinterceptor {
@override
public object intercept(object obj, method method, object[] args, methodproxy proxy) throws throwable {
system.out.println("before: " + method.getname());
long starttime = system.currenttimemillis();
// 调用原始方法
object result = proxy.invokesuper(obj, args);
long endtime = system.currenttimemillis();
system.out.println("after: " + method.getname() + ", 耗时: " + (endtime - starttime) + "ms");
return result;
}
}
public static void main(string[] args) {
// 创建cglib代理
enhancer enhancer = new enhancer();
enhancer.setsuperclass(userservice.class);
enhancer.setcallback(new loggingmethodinterceptor());
// 创建代理对象
userservice proxy = (userservice) enhancer.create();
// 调用代理方法
proxy.save(new user(1l, "张三"));
user user = proxy.find(2l);
}
}
优点
- 可以代理类：不要求目标类实现接口，应用场景更广泛
- 性能较高：通过生成字节码而非反射调用，方法调用性能优于jdk代理
- 功能丰富：支持多种回调类型，如lazyloader、dispatcher等
- 集成到spring：spring框架已内置cglib，无需额外依赖
局限性
- 无法代理final类和方法：由于使用继承机制，无法代理final修饰的类或方法
- 构造函数调用：在生成代理对象时会调用目标类的构造函数，可能导致意外行为
- 复杂性增加：生成的字节码复杂度高，调试困难
- 对java版本敏感：在不同java版本间可能存在兼容性问题
spring中的应用
在spring中，当bean没有实现接口或配置了proxytargetclass=true时，使用cglib代理：
@enableaspectjautoproxy(proxytargetclass = true) // 强制使用cglib代理
3. bytebuddy：现代化的字节码操作库
实现原理
bytebuddy是一个相对较新的字节码生成和操作库，设计更加现代化，api更加友好。它可以创建和修改java类，而无需理解底层的jvm指令集。
核心代码示例
public class bytebuddyproxydemo {
interface userservice {
void save(user user);
user find(long id);
}
static class userserviceimpl implements userservice {
@override
public void save(user user) {
system.out.println("保存用户: " + user.getname());
}
@override
public user find(long id) {
system.out.println("查找用户id: " + id);
return new user(id, "用户" + id);
}
}
static class logginginterceptor {
@runtimetype
public static object intercept(@origin method method, @supercall callable callable,
@allarguments object[] args) throws exception {
system.out.println("before: " + method.getname());
long starttime = system.currenttimemillis();
object result = callable.call();
long endtime = system.currenttimemillis();
system.out.println("after: " + method.getname() + ", 耗时: " + (endtime - starttime) + "ms");
return result;
}
}
public static void main(string[] args) throws exception {
userservice userservice = new userserviceimpl();
// 创建bytebuddy代理
userservice proxy = new bytebuddy()
.subclass(userserviceimpl.class)
.method(elementmatchers.any())
.intercept(methoddelegation.to(new logginginterceptor()))
.make()
.load(userserviceimpl.class.getclassloader())
.getloaded()
.getdeclaredconstructor()
.newinstance();
// 调用代理方法
proxy.save(new user(1l, "张三"));
user user = proxy.find(2l);
}
}
优点
- 流畅的api：提供链式编程风格，代码更加可读
- 性能卓越：在多项基准测试中，性能优于cglib和jdk代理
- 类型安全：api设计更注重类型安全，减少运行时错误
- 支持java新特性：对java 9+模块系统等新特性有更好的支持
- 功能丰富：支持方法重定向、字段访问、构造函数拦截等多种场景
局限性
- 额外依赖：需要引入额外的依赖库
- 学习曲线：api虽然流畅，但概念较多，有一定学习成本
- 在spring中集成度不高：需要自定义配置才能在spring中替代默认代理机制
spring中的应用
bytebuddy虽然不是spring默认的代理实现，但可以通过自定义proxyfactory来集成：
@configuration
public class bytebuddyproxyconfig {
@bean
public aopconfigurer bytebuddyaopconfigurer() {
return new aopconfigurer() {
@override
public void configureproxycreator(object bean, string beanname) {
// 配置bytebuddy作为代理创建器
// 实现细节略
}
};
}
}
4. javassist：更易用的字节码编辑库
实现原理
javassist是一个开源的java字节码操作库，提供了两个层次的api：源代码级别和字节码级别。它允许开发者用简单的java语法直接编辑字节码，无需深入了解jvm规范。
核心代码示例
public class javassistproxydemo {
interface userservice {
void save(user user);
user find(long id);
}
static class userserviceimpl implements userservice {
@override
public void save(user user) {
system.out.println("保存用户: " + user.getname());
}
@override
public user find(long id) {
system.out.println("查找用户id: " + id);
return new user(id, "用户" + id);
}
}
public static void main(string[] args) throws exception {
proxyfactory factory = new proxyfactory();
// 设置代理接口
factory.setinterfaces(new class[] { userservice.class });
// 创建方法过滤器
methodhandler handler = new methodhandler() {
private userservice target = new userserviceimpl();
@override
public object invoke(object self, method method, method proceed, object[] args) throws throwable {
system.out.println("before: " + method.getname());
long starttime = system.currenttimemillis();
object result = method.invoke(target, args);
long endtime = system.currenttimemillis();
system.out.println("after: " + method.getname() + ", 耗时: " + (endtime - starttime) + "ms");
return result;
}
};
// 创建代理对象
userservice proxy = (userservice) factory.create(new class[0], new object[0], handler);
// 调用代理方法
proxy.save(new user(1l, "张三"));
user user = proxy.find(2l);
}
}
优点
- 源代码级api：可以不懂字节码指令集，以java代码形式操作字节码
- 轻量级库：相比其他字节码库体积较小
- 功能全面：支持创建类、修改类、动态编译java源代码等
- 性能良好：生成的代理代码性能接近cglib
- 长期维护：库历史悠久，稳定可靠
局限性
- api不够直观：部分api设计较为古老，使用不如bytebuddy流畅
- 文档不足：相比其他库，文档和示例较少
- 内存消耗：在操作大量类时可能消耗较多内存
spring中的应用
javassist不是spring默认的代理实现，但一些基于spring的框架使用它实现动态代理，如hibernate：
// 自定义javassist代理工厂示例
public class javassistproxyfactory implements proxyfactory {
@override
public object createproxy(object target, interceptor interceptor) {
// javassist代理实现
// ...
}
}
5. aspectj：完整的aop解决方案
实现原理
aspectj是一个完整的aop框架，与前面的动态代理方案不同，它提供两种方式：
- 编译时织入：在编译源代码时直接修改字节码
- 加载时织入：在类加载到jvm时修改字节码
aspectj拥有专门的切面语言，功能比spring aop更强大。
核心代码示例
aspectj切面定义：
@aspect
public class loggingaspect {
@before("execution(* com.example.service.userservice.*(..))")
public void logbefore(joinpoint joinpoint) {
system.out.println("before: " + joinpoint.getsignature().getname());
}
@around("execution(* com.example.service.userservice.*(..))")
public object logaround(proceedingjoinpoint joinpoint) throws throwable {
system.out.println("before: " + joinpoint.getsignature().getname());
long starttime = system.currenttimemillis();
object result = joinpoint.proceed();
long endtime = system.currenttimemillis();
system.out.println("after: " + joinpoint.getsignature().getname() +
", 耗时: " + (endtime - starttime) + "ms");
return result;
}
}
spring配置aspectj：
@configuration
@enableaspectjautoproxy
public class aspectjconfig {
@bean
public loggingaspect loggingaspect() {
return new loggingaspect();
}
}
编译时织入配置(maven)：
org.codehaus.mojo aspectj-maven-plugin 1.14.0 11 11 11 org.springframework spring-aspects compile
优点
- 功能最全面：支持几乎所有aop场景，包括构造函数、字段访问、异常等
- 性能最优：编译时织入无运行时开销，性能接近原生代码
- 完整语言支持：有专门的切面语言和语法，表达能力强
- 更灵活的切入点：可以对接口、实现类、构造函数、字段等定义切面
局限性
- 复杂度高：学习曲线陡峭，需要掌握aspectj语法
- 构建过程改变：需要特殊的编译器或类加载器
- 调试难度增加：修改后的字节码可能难以调试
spring中的应用
spring可以通过以下方式使用aspectj：
proxy-target-class模式：使用spring aop但cglib生成的代理
@enableaspectjautoproxy(proxytargetclass = true)
ltw(load-time weaving)模式：在类加载时织入
@enableloadtimeweaving
编译时织入：需要配置aspectj编译器
使用场景对比与选择建议
| 代理实现 | 最适用场景 | 不适用场景 |
|---|---|---|
| jdk动态代理 | 基于接口的简单代理，轻量级应用 | 没有实现接口的类，性能敏感场景 |
| cglib | 没有实现接口的类，需要兼顾性能和便捷性 | final类/方法，高安全性环境 |
| bytebuddy | 现代化项目，关注性能优化，复杂代理逻辑 | 追求最小依赖的简单项目 |
| javassist | 需要动态生成/修改类的复杂场景 | api设计敏感项目，初学者 |
| aspectj | 企业级应用，性能关键型场景，复杂aop需求 | 简单项目，快速原型，学习成本敏感 |
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