Java深入浅出系列（三）——深入剖析动态代理--性能比较

动态代理是指在运行时，动态生成代理类。代理类的字节码将在运行时生成并载入当前的ClassLoader.
生成动态代理类的方法很多，如JDK自带的动态代理、CGLIB、Javassist或者ASM库。
JDK动态代理使用简单，它内置在JDK中，因此不需要引入第三方Jar包，但相对功能比较弱。CGLIB和Javassist都是高级的字节码生成库，总体性能比JDK自带的动态代理好，而且功能十分强大。ASM是低级的字节码生成工具，使用ASM已经近乎在于使用Javabytecode编程，对开发人员要求较高，也是性能最好的一种动态代理生辰工具。但ASM的使用是在过于繁琐，而且性能也没有数量级的提升，与CGLIB等高级字节码生成工具相比，ASM程序的可维护性也较差。

JDK实现

1、步骤

1）通过实现InvocationHandler接口创建自己的调用处理器
2）通过为Proxy类指定ClassLoader对象和一组interface来创建动态代理类
3）通过反射机制获得动态代理类的构造函数，其唯一参数类型是调用处理器接口类型
4）通过构造函数创建动态代理类实例，构造时调用处理器对象作为参数被传入

2、创建代理

//InvocationHandlerImpl 实现了InvocationHandler接口，并能实现方法调用从代理类到委托类的分派转发
	//其内部通常包含指向委托类实例的引用，用于真正执行分派转发过来的方法调用
	InvocationHandler handler = new InvocaitonHandlerImpl(..);
	
	//通过Proxy为包括Interface接口在内的一组接口动态创建代理类的对象
	Class clazz = Proxy.getProxyClass(classLoader,new Class[]{Interface.class,...});
	
	//通过反射从生成的类对象获得构造函数对象
        Constructor constructor = clazz.getConstructor(new Class[]{InvocationHandler.class});
	
	//通过构造函数对象创建动态代理类实例
	Interface Proxy = (Interface)constructor.newInstance(new Object[]{handler});
	
	//Proxy类的静态方法newProxyInstance对上***体步骤的后三步做了封装，简化了动态代理对象的获取过程。
	//InvocationHandlerImpl实现了InvocaitonHandler接口，并能实现方法调用从代理类到委托类的分派转发
	InvocaitonHandler handler = new InvocationHandlerImpl(..);
	//通过Proxy直接创建动态代理类实例

Interface proxy = (Interface)Proxy.newProxyInstance(classLoader,new Class[]{Interface.class},handler);

3、代码

/**
 * 接口
 * @author Emily
 *
 */
public interface IDBQuery {

	String request();
}

/**
 * 真实的实现类，具体的目标对象
 * @author Emily
 *
 */
public class DBQuery implements IDBQuery {

	
	public DBQuery(){
		try {
			Thread.sleep(1000); //可能包含数据库连接等耗时操作
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
	
	@Override
	public String request() {
		
		return "request string";
	}

}

/**
 * JDK动态代理的实现类
 * @author Emily
 *
 */
public class JdkDbQueryHandler implements InvocationHandler{

	IDBQuery real = null; //主题接口

	/**
	 * 生成Handler
	 */
	@Override
	public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
			throws Throwable {
		if(real == null)
			real = new DBQuery(); //如果是第一次调用，则生成真实对象
		return real.request();  //使用真实主题完成实际的操作
	}
	
	/**
	 * 利用Handler生成动态代理对象
	 * @return
	 */
	public static IDBQuery createJdkProxy(){
		
		//根据指定的类加载器和接口以及截获器，返回代理类的一个实例对象
		//ClassLoader loader :指定被代理对象的类加载器
		//Class[] Interfaces ：指定被代理对象所以事项的接口
		//InvocationHandler h :指定需要调用的InvocationHandler对象
		IDBQuery jdkProxy = (IDBQuery) Proxy.newProxyInstance(ClassLoader.getSystemClassLoader(), new Class[]{IDBQuery.class}, new JdkDbQueryHandler());
		return jdkProxy;
	}
	
	
}

执行过程：



如图，目标对象的方法调用被Proxy拦截，在InvocationHandler中的回调方法中通过反射调用，这种动态代理的方法实现了对类的方法的运行时修改。

JDK动态代理有个缺点，那就是不能对类进行代理，只能对接口进行代理，如果我们的类没有实现任何接口，那么就不能使用这种方式进行动态代理（因为$Proxy()这个类集成了Proxy,Java的集成不允许出现多个父类）。准确的说这不应该是缺点，一个良好的系统，每个类都应该有一个接口与之对应。针对接口编程。

CGLIB实现

package com.ltt.dynamic;

import java.lang.reflect.Method;

import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;
import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;
import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;

/**
 * CGLIB动态代理
 * @author Emily
 *
 */
public class CglibDbQueryInterceptor implements MethodInterceptor{
	IDBQuery real = null;

	/**
	 * 处理代理逻辑的切入类
	 */
	@Override
	public Object intercept(Object arg0, Method arg1, Object[] arg2,
			MethodProxy arg3) throws Throwable {
		if (real == null) {    //代理类 的内部逻辑
			real = new DBQuery();
			return real.request();
		}
		return null;
	}
	
	/**
	 * 生成动态代理
	 * @return
	 */
	public static IDBQuery createCglibProxy(){
		Enhancer enhancer = new Enhancer();
		//指定切入器，定义代理类逻辑
		enhancer.setCallback(new CglibDbQueryInterceptor());
		//指定实现的接口
		enhancer.setInterfaces(new Class[]{IDBQuery.class});
		
		IDBQuery cglibProxy = (IDBQuery) enhancer.create();
		return cglibProxy;
	}
	

}

Javassist实现

一种是使用代理工厂创建，另一种通过使用动态代码创建。使用代理工厂创建时，方法与CGLIB类似，也需要实现一个用于代理逻辑处理的Handler：例如createJavassistDynProxy()；使用动态代码创建，生成字节码，这种方式可以非常灵活，甚至可以在运行时生成业务逻辑，如createJavassistBytecodeDynamicProxy()方法。

/**
 * Javassist动态代理
 * @author Emily
 *
 */
public class JavassistDynDbQueryHandler implements MethodHandler{

	IDBQuery real = null;

	/*
	 * (non-Javadoc) 实现用于代理逻辑处理的Handler
	 * @see javassist.util.proxy.MethodHandler#invoke(java.lang.Object, java.lang.reflect.Method, java.lang.reflect.Method, java.lang.Object[])
	 */
	@Override
	public Object invoke(Object arg0, Method arg1, Method arg2, Object[] arg3)
			throws Throwable {
		if (real == null) 
			real = new DBQuery();
			return real.request();
		
	}
	
	/**
	 * 创建动态代理
	 * @return
	 * @throws Exception
	 */
	public static IDBQuery createJavassistDynProxy() throws Exception{
		ProxyFactory proxyFactory = new ProxyFactory();
		proxyFactory.setInterfaces(new Class[]{IDBQuery.class});  //指定接口
		Class proxyClass = proxyFactory.createClass();
		IDBQuery javassistProxy = (IDBQuery) proxyClass.newInstance(); //设置Handler处理器
		((ProxyObject) javassistProxy).setHandler(new JavassistDynDbQueryHandler());
		return javassistProxy;
	}
	
	/**
	 * 运行时生成业务逻辑
	 * @return
	 * @throws Exception
	 */
	public static IDBQuery createJavassistBytecodeDynamicProxy() throws Exception{
		ClassPool mPool = new ClassPool(true);
		//定义类名
		CtClass mCtc = mPool.makeClass(IDBQuery.class.getName() + "JavaassistBytecodeProxy");
		//需要实现接口
		mCtc.addInterface(mPool.get(IDBQuery.class.getName()));
		//添加构造函数
		mCtc.addConstructor(CtNewConstructor.defaultConstructor(mCtc));
		
		//添加类的字段信息，使用动态Java代码
		mCtc.addField(CtField.make("public" + IDBQuery.class.getName() + "real;", mCtc));
		String dbQueryname = DBQuery.class.getName();
		//添加方法，这里使用动态Java代码指定内部逻辑
		mCtc.addMethod(CtNewMethod.make("public String request() { if(real==null) real = new " +dbQueryname+"(); return real.request();}", mCtc));
		
		//基于以上信息，生成动态类
		Class pc = mCtc.toClass();
		//生成动态类的实例
		IDBQuery bytecodeProxy = (IDBQuery) pc.newInstance();
		return bytecodeProxy;
	}
	
}

三种动态代理：JDK动态代理创建速度优于CGLIB动态代理，但是在函数的调用性能上远不如CGLIB和Javassist。故CGLIB和Javassist整体性能上比JDK动态代理好。

性能比较：

Create JDK Proxy: 13 ms  
Create CGLIB Proxy: 217 ms  
Create J***AASSIST Proxy: 99 ms  
Create J***AASSIST Bytecode Proxy: 168 ms  
================  
Run JDK Proxy: 2224 ms, 634,022 t/s  
Run CGLIB Proxy: 1123 ms, 1,255,623 t/s  
Run J***AASSIST Proxy: 3212 ms, 438,999 t/s  
Run J***AASSIST Bytecode Proxy: 206 ms, 6,844,977 t/s   
----------------  
Run JDK Proxy: 2169 ms, 650,099 t/s  
Run CGLIB Proxy: 1059 ms, 1,331,506 t/s  
Run J***AASSIST Proxy: 3328 ms, 423,697 t/s  
Run J***AASSIST Bytecode Proxy: 202 ms, 6,980,521 t/s   
----------------  
Run JDK Proxy: 2174 ms, 648,604 t/s  
Run CGLIB Proxy: 1032 ms, 1,366,342 t/s  
Run J***AASSIST Proxy: 3119 ms, 452,088 t/s  
Run J***AASSIST Bytecode Proxy: 207 ms, 6,811,910 t/s  
----------------

Javassist字节码最快，CGLIB次之，是JDK的两倍。
它们都是通过字节码生成来实现动态代理的。只不过是它们生成的字节码不一样，像JDK，CGLIB都考虑了很多因素，以及继承或包装了自己的一些类，所以生成的字节码非常大，而我们很多时候用不上这些，手工生成的字节码非常小（Javassist是手工生成的字节码），所以速度快。
另外，ASM也是手工生成的字节码，速度也很快，但是它没有一个数量级，通常情况下选用Javassist生成字节码的方式。