JDK ，CGLIB、Javassist、ASM之间的差别和Class文件格式(深度解析)

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一 class文件简介及加载

     Java编译器编译好Java文件之后，产生.class 文件在磁盘中。这种class文件是二进制文件，内容是只有JVM虚拟机能够识别的机器码。JVM虚拟机读取字节码文件，取出二进制数据，加载到内存中，解析.class 文件内的信息，生成对应的 Class对象:

      class字节码文件是根据JVM虚拟机规范中规定的字节码组织规则生成的、具体class文件是怎样组织类信息的，可以参考最后章节Java Class文件格式或者是<<java虚拟机规范>>。

     下面通过一段代码演示手动加载 class文件字节码到系统内，转换成class对象，然后再实例化的过程：

     a. 定义一个 Programmer类：

     package samples;

1. /** 
2.  * 程序猿类 
3.  * @author cby 
4.  */  
5. public class Programmer {  
6.   
7.     public void code()  
8.     {  
9.         System.out.println("I'm a Programmer,Just Coding.....");  
10.     }  
11. }  

      b. 自定义一个类加载器：

      package samples;  

1. /** 
2.  * 自定义一个类加载器，用于将字节码转换为class对象 
3.  * @author cby
4.  */  
5. public class MyClassLoader extends ClassLoader {  
6.   
7.     public Class<?> defineMyClass( byte[] b, int off, int len)   
8.     {  
9.         return super.defineClass(b, off, len);  
10.     }  
11.       
12. }  

package samples;  

      c. 然后编译成Programmer.class文件，在程序中读取字节码，然后转换成相应的class对象，再实例化：  

1. package samples; 
2. import java.io.File;  
3. import java.io.FileInputStream;  
4. import java.io.FileNotFoundException;  
5. import java.io.IOException;  
6. import java.io.InputStream;  
7. import java.net.URL;  
8.   
9. public class MyTest {  
10.   
11.     public static void main(String[] args) throws IOException {  
12.         //读取本地的class文件内的字节码，转换成字节码数组  
13.         File file = new File(".");  
14.         InputStream  input = new FileInputStream(file.getCanonicalPath()+"\\bin\\samples\\Programmer.class");  
15.         byte[] result = new byte[1024];  
16.           
17.         int count = input.read(result);  
18.         // 使用自定义的类加载器将 byte字节码数组转换为对应的class对象  
19.         MyClassLoader loader = new MyClassLoader();  
20.         Class clazz = loader.defineMyClass( result, 0, count);  
21.         //测试加载是否成功，打印class 对象的名称  
22.         System.out.println(clazz.getCanonicalName());  
23.                   
24.                //实例化一个Programmer对象  
25.                Object o= clazz.newInstance();  
26.                try {  
27.                    //调用Programmer的code方法  
28.                     clazz.getMethod("code", null).invoke(o, null);  
29.                    } catch (IllegalArgumentException | InvocationTargetException  
30.                         | NoSuchMethodException | SecurityException e) {  
31.                      e.printStackTrace();  
32.                   }  
33.  }  
34. }  

    以上代码演示了，通过字节码加载成class 对象的能力，下面看一下在代码中如何生成class文件的字节码。

二 在运行期的代码中生成二进制字节码

   由于JVM通过字节码的二进制信息加载类的，那么，如果我们在运行期系统中，遵循Java编译系统组织.class文件的格式和结构，生成相应的二进制数据，然后再把这个二进制数据加载转换成对应的类，这样，就完成了在代码中，动态创建一个类的能力了。

      

在运行时期可以按照Java虚拟机规范对class文件的组织规则生成对应的二进制字节码。当前有很多开源框架可以完成这些功能，如ASM，Javassist。

三 Java字节码生成开源框架介绍--ASM

ASM 是一个 Java 字节码操控框架。它能够以二进制形式修改已有类或者动态生成类。ASM 可以直接产生二进制 class 文件，也可以在类被加载入 Java 虚拟机之前动态改变类行为。ASM 从类文件中读入信息后，能够改变类行为，分析类信息，甚至能够根据用户要求生成新类。

不过ASM在创建class字节码的过程中，操纵的级别是底层JVM的汇编指令级别，这要求ASM使用者要对class组织结构和JVM汇编指令有一定的了解。

下面通过ASM 生成下面类Programmer的class字节码：

1. import java.io.PrintStream;  
2.   
3. public class Programmer {  
4.   
5.     public void code()  
6.     {  
7.         System.out.println("I'm a Programmer,Just Coding.....");  
8.     }  
9. }  

package com.samples;  

    使用ASM框架提供了ClassWriter 接口，通过访问者模式进行动态创建class字节码，看下面的例子：

1.   
2. import java.io.File;  
3. import java.io.FileOutputStream;  
4. import java.io.IOException;  
5.   
6. import org.objectweb.asm.ClassWriter;  
7. import org.objectweb.asm.MethodVisitor;  
8. import org.objectweb.asm.Opcodes;  
9. public class MyGenerator {  
10.   
11.     public static void main(String[] args) throws IOException {  
12.   
13.         System.out.println();  
14.         ClassWriter classWriter = new ClassWriter(0);  
15.         // 通过visit方法确定类的头部信息  
16.         classWriter.visit(Opcodes.V1_8,// java版本  
17.                 Opcodes.ACC_PUBLIC,// 类修饰符  
18.                 "Programmer", // 类的全限定名  
19.                 null, "java/lang/Object", null);  
20.           
21.         //创建构造函数  
22.         MethodVisitor mv = classWriter.visitMethod(Opcodes.ACC_PUBLIC, "<init>", "()V", null, null);  
23.         mv.visitCode();  
24.         mv.visitVarInsn(Opcodes.ALOAD, 0);  
25.         mv.visitMethodInsn(Opcodes.INVOKESPECIAL, "java/lang/Object", "<init>","()V");  
26.         mv.visitInsn(Opcodes.RETURN);  
27.         mv.visitMaxs(1, 1);  
28.         mv.visitEnd();  
29.           
30.         // 定义code方法  
31.         MethodVisitor methodVisitor = classWriter.visitMethod(Opcodes.ACC_PUBLIC, "code", "()V",  
32.                 null, null);  
33.         methodVisitor.visitCode();  
34.         methodVisitor.visitFieldInsn(Opcodes.GETSTATIC, "java/lang/System", "out",  
35.                 "Ljava/io/PrintStream;");  
36.         methodVisitor.visitLdcInsn("I'm a Programmer,Just Coding.....");  
37.         methodVisitor.visitMethodInsn(Opcodes.INVOKEVIRTUAL, "java/io/PrintStream", "println",  
38.                 "(Ljava/lang/String;)V");  
39.         methodVisitor.visitInsn(Opcodes.RETURN);  
40.         methodVisitor.visitMaxs(2, 2);  
41.         methodVisitor.visitEnd();  
42.         classWriter.visitEnd();   
43.         // 使classWriter类已经完成  
44.         // 将classWriter转换成字节数组写到文件里面去  
45.         byte[] data = classWriter.toByteArray();  
46.         File file = new File("D://Programmer.class");  
47.         FileOutputStream fout = new FileOutputStream(file);  
48.         fout.write(data);  
49.         fout.close();  
50.     }  
51. }  

package samples;  

     上述的代码执行过后，用Java反编译工具（如JD_GUI）打开D盘下生成的Programmer.class，可以看到以下信息：

        再用上面我们定义的类加载器将这个class文件加载到内存中，然后 创建class对象，并且实例化一个对象，调用code方法，会看到下面的结果：

    以上表明：在代码里生成字节码，并动态地加载成class对象、创建实例是完全可以实现的。

四 Java字节码生成开源框架介绍--Javassist

Javassist是一个开源的分析、编辑和创建Java字节码的类库。是由东京工业大学的数学和计算机科学系的 Shigeru Chiba （千叶 滋）所创建的。它已加入了开放源代码JBoss 应用服务器项目,通过使用Javassist对字节码操作为JBoss实现动态AOP框架。javassist是jboss的一个子项目，其主要的优点，在于简单，而且快速。直接使用java编码的形式，而不需要了解虚拟机指令，就能动态改变类的结构，或者动态生成类。

下面通过Javassist创建上述的Programmer类：

1. import javassist.CtClass;  
2. import javassist.CtMethod;  
3. import javassist.CtNewMethod;  
4.   
5. public class MyGenerator {  
6.   
7.     public static void main(String[] args) throws Exception {  
8.         ClassPool pool = ClassPool.getDefault();  
9.         //创建Programmer类       
10.         CtClass cc= pool.makeClass("com.samples.Programmer");  
11.         //定义code方法  
12.         CtMethod method = CtNewMethod.make("public void code(){}", cc);  
13.         //插入方法代码  
14.         method.insertBefore("System.out.println(\"I'm a Programmer,Just Coding.....\");");  
15.         cc.addMethod(method);  
16.         //保存生成的字节码  
17.         cc.writeFile("d://temp");  
18.     }  
19. }  

import javassist.ClassPool;   通过JD-gui反编译工具打开Programmer.class 可以看到以下代码：

五 代理的基本构成

        代理模式上，基本上有Subject角色，RealSubject角色，Proxy角色。其中：Subject角色负责定义RealSubject和Proxy角色应该实现的接口；RealSubject角色用来真正完成业务服务功能；Proxy角色负责将自身的Request请求，调用realsubject 对应的request功能来实现业务功能，自己不真正做业务。

      

      上面的这幅代理结构图是典型的静态的代理模式：

       当在代码阶段规定这种代理关系，Proxy类通过编译器编译成class文件，当系统运行时，此class已经存在了。这种静态的代理模式固然在访问无法访问的资源，增强现有的接口业务功能方面有很大的优点，但是大量使用这种静态代理，会使我们系统内的类的规模增大，并且不易维护；并且由于Proxy和RealSubject的功能 本质上是相同的，Proxy只是起到了中介的作用，这种代理在系统中的存在，导致系统结构比较臃肿和松散。

       为了解决这个问题，就有了动态地创建Proxy的想法：在运行状态中，需要代理的地方，根据Subject 和RealSubject，动态地创建一个Proxy，用完之后，就会销毁，这样就可以避免了Proxy 角色的class在系统中冗杂的问题了。

下面以一个代理模式实例阐述这一问题：

   将车站的售票服务抽象出一个接口TicketService,包含问询，卖票，退票功能，车站类Station实现了TicketService接口，车票代售点StationProxy则实现了代理角色的功能，类图如下所示。

对应的静态的代理模式代码如下所示：

1.   package com.foo.proxy; 
2. /** 
3.  * 售票服务接口实现类，车站 
4.  * @author cby
5.  */  
6. public class Station implements TicketService {  
7.   
8.     @Override  
9.     public void sellTicket() {  
10.         System.out.println("\n\t售票.....\n");  
11.     }  
12.   
13.     @Override  
14.     public void inquire() {  
15.         System.out.println("\n\t问询。。。。\n");  
16.     }  
17.   
18.     @Override  
19.     public void withdraw() {  
20.         System.out.println("\n\t退票......\n");  
21.     }  
22.   
23. }  
24.  
25. package com.foo.proxy;  
26. /** 
27.  * 售票服务接口  
28.  * @author cby
29.  */  
30. public interface TicketService {  
31.   
32.     //售票  
33.     public void sellTicket();  
34.       
35.     //问询  
36.     public void inquire();  
37.       
38.     //退票  
39.     public void withdraw();  
40.       
41. }  
42. package com.foo.proxy;  
43.   
44. /** 
45.  * 车票代售点 
46.  * @author cby
47.  * 
48.  */  
49. public class StationProxy implements TicketService {  
50.   
51.     private Station station;  
52.   
53.     public StationProxy(Station station){  
54.         this.station = station;  
55.     }  
56.       
57.     @Override  
58.     public void sellTicket() {  
59.   
60.         // 1.做真正业务前，提示信息  
61.         this.showAlertInfo("××××您正在使用车票代售点进行购票，每张票将会收取5元手续费！××××");  
62.         // 2.调用真实业务逻辑  
63.         station.sellTicket();  
64.         // 3.后处理  
65.         this.takeHandlingFee();  
66.         this.showAlertInfo("××××欢迎您的光临，再见！××××\n");  
67.   
68.     }  
69.   
70.     @Override  
71.     public void inquire() {  
72.         // 1做真正业务前，提示信息  
73.         this.showAlertInfo("××××欢迎光临本代售点，问询服务不会收取任何费用，本问询信息仅供参考，具体信息以车站真实数据为准！××××");  
74.         // 2.调用真实逻辑  
75.         station.inquire();  
76.         // 3。后处理  
77.         this.showAlertInfo("××××欢迎您的光临，再见！××××\n");  
78.     }  
79.   
80.     @Override  
81.     public void withdraw() {  
82.         // 1。真正业务前处理  
83.         this.showAlertInfo("××××欢迎光临本代售点，退票除了扣除票额的20%外，本代理处额外加收2元手续费！××××");  
84.         // 2.调用真正业务逻辑  
85.         station.withdraw();  
86.         // 3.后处理  
87.         this.takeHandlingFee();  
88.   
89.     }  
90.   
91.     /* 
92.      * 展示额外信息 
93.      */  
94.     private void showAlertInfo(String info) {  
95.         System.out.println(info);  
96.     }  
97.   
98.     /* 
99.      * 收取手续费 
100.      */  
101.     private void takeHandlingFee() {  
102.         System.out.println("收取手续费，打印发票。。。。。\n");  
103.     }  
104.   
105. }  

由于我们现在不希望静态地有StationProxy类存在，希望在代码中，动态生成器二进制代码，加载进来。为此，使用Javassist开源框架，在代码中动态地生成StationProxy的字节码:

1. package com.foo.proxy;  
2.   
3.   
4. import java.lang.reflect.Constructor;  
5.   
6. import javassist.*;  
7. public class Test {  
8.   
9.     public static void main(String[] args) throws Exception {  
10.        createProxy();  
11.     }  
12.       
13.     /* 
14.      * 手动创建字节码 
15.      */  
16.     private static void createProxy() throws Exception  
17.     {  
18.         ClassPool pool = ClassPool.getDefault();  
19.   
20.         CtClass cc = pool.makeClass("com.foo.proxy.StationProxy");  
21.           
22.         //设置接口  
23.         CtClass interface1 = pool.get("com.foo.proxy.TicketService");  
24.         cc.setInterfaces(new CtClass[]{interface1});  
25.           
26.         //设置Field  
27.         CtField field = CtField.make("private com.foo.proxy.Station station;", cc);  
28.           
29.         cc.addField(field);  
30.           
31.         CtClass stationClass = pool.get("com.foo.proxy.Station");  
32.         CtClass[] arrays = new CtClass[]{stationClass};  
33.         CtConstructor ctc = CtNewConstructor.make(arrays,null,CtNewConstructor.PASS_NONE,null,null, cc);  
34.         //设置构造函数内部信息  
35.         ctc.setBody("{this.station=$1;}");  
36.         cc.addConstructor(ctc);  
37.   
38.         //创建收取手续 takeHandlingFee方法  
39.         CtMethod takeHandlingFee = CtMethod.make("private void takeHandlingFee() {}", cc);  
40.         takeHandlingFee.setBody("System.out.println(\"收取手续费，打印发票。。。。。\");");  
41.         cc.addMethod(takeHandlingFee);  
42.           
43.         //创建showAlertInfo 方法  
44.         CtMethod showInfo = CtMethod.make("private void showAlertInfo(String info) {}", cc);  
45.         showInfo.setBody("System.out.println($1);");  
46.         cc.addMethod(showInfo);  
47.           
48.         //sellTicket  
49.         CtMethod sellTicket = CtMethod.make("public void sellTicket(){}", cc);  
50.         sellTicket.setBody("{this.showAlertInfo(\"××××您正在使用车票代售点进行购票，每张票将会收取5元手续费！××××\");"  
51.                 + "station.sellTicket();"  
52.                 + "this.takeHandlingFee();"  
53.                 + "this.showAlertInfo(\"××××欢迎您的光临，再见！××××\");}");  
54.         cc.addMethod(sellTicket);  
55.           
56.         //添加inquire方法  
57.         CtMethod inquire = CtMethod.make("public void inquire() {}", cc);  
58.         inquire.setBody("{this.showAlertInfo(\"××××欢迎光临本代售点，问询服务不会收取任何费用，本问询信息仅供参考，具体信息以车站真实数据为准！××××\");"  
59.         + "station.inquire();"  
60.         + "this.showAlertInfo(\"××××欢迎您的光临，再见！××××\");}"  
61.         );  
62.         cc.addMethod(inquire);  
63.           
64.         //添加widthraw方法  
65.         CtMethod withdraw = CtMethod.make("public void withdraw() {}", cc);  
66.         withdraw.setBody("{this.showAlertInfo(\"××××欢迎光临本代售点，退票除了扣除票额的20%外，本代理处额外加收2元手续费！××××\");"  
67.                 + "station.withdraw();"  
68.                 + "this.takeHandlingFee();}"  
69.                 );  
70.         cc.addMethod(withdraw);  
71.           
72.         //获取动态生成的class  
73.         Class c = cc.toClass();  
74.         //获取构造器  
75.         Constructor constructor= c.getConstructor(Station.class);  
76.         //通过构造器实例化  
77.         TicketService o = (TicketService)constructor.newInstance(new Station());  
78.         o.inquire();  
79.           
80.         cc.writeFile("D://test");  
81.     }  
82.       
83. }  

上述代码执行过后，会产生StationProxy的字节码，并且用生成字节码加载如内存创建对象，调用inquire()方法，会得到以下结果：

通过上面动态生成的代码，我们发现，其实现相当地麻烦在创造的过程中，含有太多的业务代码。我们使用上述创建Proxy代理类的方式的初衷是减少系统代码的冗杂度，但是上述做法却增加了在动态创建代理类过程中的复杂度：手动地创建了太多的业务代码，并且封装性也不够，完全不具有可拓展性和通用性。如果某个代理类的一些业务逻辑非常复杂，上述的动态创建代理的方式是非常不可取的！

InvocationHandler角色的由来

仔细思考代理模式中的代理Proxy角色。Proxy角色在执行代理业务的时候，无非是在调用真正业务之前或者之后做一些“额外”业务。

       有上图可以看出，代理类处理的逻辑很简单：在调用某个方法前及方法后做一些额外的业务。换一种思路就是：在触发（invoke）真实角色的方法之前或者之后做一些额外的业务。那么，为了构造出具有通用性和简单性的代理类，可以将所有的触发真实角色动作交给一个触发的管理器，让这个管理器统一地管理触发。这种管理器就是Invocation Handler。

动态代理模式的结构跟上面的静态代理模式稍微有所不同，多引入了一个InvocationHandler角色。

先解释一下InvocationHandler的作用：

在静态代理中，代理Proxy中的方法，都指定了调用了特定的realSubject中的对应的方法：

在上面的静态代理模式下，Proxy所做的事情，无非是调用在不同的request时，调用触发realSubject对应的方法；更抽象点看，Proxy所作的事情；在Java中 方法（Method）也是作为一个对象来看待了，

动态代理工作的基本模式就是将自己的方法功能的实现交给 InvocationHandler角色，外界对Proxy角色中的每一个方法的调用，Proxy角色都会交给InvocationHandler来处理，而InvocationHandler则调用具体对象角色的方法。如下图所示：

在这种模式之中：代理Proxy 和RealSubject 应该实现相同的功能，这一点相当重要。（我这里说的功能，可以理解为某个类的public方法）

在面向对象的编程之中，如果我们想要约定Proxy 和RealSubject可以实现相同的功能，有两种方式

 a.一个比较直观的方式，就是定义一个功能接口，然后让Proxy 和RealSubject来实现这个接口。

    b.还有比较隐晦的方式，就是通过继承。因为如果Proxy 继承自RealSubject，这样Proxy则拥有了RealSubject的功能，Proxy还可以通过重写RealSubject中的方法，来实现多态。

其中JDK中提供的创建动态代理的机制，是以a 这种思路设计的，而cglib 则是以b思路设计的。

JDK的动态代理创建机制----通过接口

   比如现在想为RealSubject这个类创建一个动态代理对象，JDK主要会做以下工作：

    1.   获取 RealSubject上的所有接口列表；
    2.   确定要生成的代理类的类名，默认为：com.sun.proxy.$ProxyXXXX ；

    3.   根据需要实现的接口信息，在代码中动态创建 该Proxy类的字节码；

    4 .  将对应的字节码转换为对应的class 对象；

    5.   创建InvocationHandler 实例handler，用来处理Proxy所有方法调用；

    6.   Proxy 的class对象 以创建的handler对象为参数，实例化一个proxy对象

JDK通过 java.lang.reflect.Proxy包来支持动态代理，一般情况下，我们使用下面的newProxyInstance方法

static Object

newProxyInstance(ClassLoader loader,Class<?>[] interfaces,InvocationHandler h)           返回一个指定接口的代理类实例，该接口可以将方法调用指派到指定的调用处理程序。

而对于InvocationHandler，我们需要实现下列的invoke方法：

在调用代理对象中的每一个方法时，在代码内部，都是直接调用了InvocationHandler 的invoke方法，而invoke方法根据代理类传递给自己的method参数来区分是什么方法。

Object

invoke(Object proxy,Method method,Object[] args)           在代理实例上处理方法调用并返回结果。

 

讲的有点抽象，下面通过一个实例来演示一下吧：

JDK动态代理示例

    现在定义两个接口Vehicle和Rechargable，Vehicle表示交通工具类，有drive()方法；Rechargable接口表示可充电的（工具），有recharge() 方法；

    定义一个实现两个接口的类ElectricCar，类图如下：

       

通过下面的代码片段，来为ElectricCar创建动态代理类：  

1. import java.lang.reflect.InvocationHandler;  
2. import java.lang.reflect.Proxy;  
3.   
4. public class Test {  
5.   
6.     public static void main(String[] args) {  
7.   
8.         ElectricCar car = new ElectricCar();  
9.         // 1.获取对应的ClassLoader  
10.         ClassLoader classLoader = car.getClass().getClassLoader();  
11.   
12.         // 2.获取ElectricCar 所实现的所有接口  
13.         Class[] interfaces = car.getClass().getInterfaces();  
14.         // 3.设置一个来自代理传过来的方法调用请求处理器，处理所有的代理对象上的方法调用  
15.         InvocationHandler handler = new InvocationHandlerImpl(car);  
16.         /* 
17.           4.根据上面提供的信息，创建代理对象 在这个过程中，  
18.                          a.JDK会通过根据传入的参数信息动态地在内存中创建和.class 文件等同的字节码 
19.                  b.然后根据相应的字节码转换成对应的class，  
20.                          c.然后调用newInstance()创建实例 
21.          */  
22.         Object o = Proxy.newProxyInstance(classLoader, interfaces, handler);  
23.         Vehicle vehicle = (Vehicle) o;  
24.         vehicle.drive();  
25.         Rechargable rechargeable = (Rechargable) o;  
26.         rechargeable.recharge();  
27.     }  
28. }  
29. /** 
30.  * 交通工具接口 
31.  * @author louluan 
32.  */  
33. public interface Vehicle {  
34.     public void drive();  
35. }  
36. /** 
37.  * 可充电设备接口 
38.  * @author louluan 
39.  */  
40. public interface Rechargable {  
41.   
42.     public void recharge();  
43. }  
44. /** 
45.  * 电能车类，实现Rechargable，Vehicle接口 
46.  * @author louluan 
47.  */  
48. public class ElectricCar implements Rechargable, Vehicle {  
49.   
50.     @Override  
51.     public void drive() {  
52.         System.out.println("Electric Car is Moving silently...");  
53.     }  
54.   
55.     @Override  
56.     public void recharge() {  
57.         System.out.println("Electric Car is Recharging...");  
58.     }  
59.   
60. }  
61.   
62. import java.lang.reflect.InvocationHandler;  
63. import java.lang.reflect.Method;  
64.   
65. public class InvocationHandlerImpl implements InvocationHandler {  
66.   
67.     private ElectricCar car;  
68.       
69.     public InvocationHandlerImpl(ElectricCar car)  
70.     {  
71.         this.car=car;  
72.     }  
73.       
74.     @Override  
75.     public Object invoke(Object paramObject, Method paramMethod,  
76.             Object[] paramArrayOfObject) throws Throwable {  
77.         System.out.println("You are going to invoke "+paramMethod.getName()+" ...");  
78.         paramMethod.invoke(car, null);  
79.         System.out.println(paramMethod.getName()+" invocation Has Been finished...");  
80.         return null;  
81.     }  
82.   
83. }  

来看一下代码执行后的结果：
package com.foo.proxy;  package com.foo.proxy;  package com.foo.proxy;  package com.foo.proxy;  package com.foo.proxy; 

 生成动态代理类的字节码并且保存到硬盘中：  

JDK提供了sun.misc.ProxyGenerator.generateProxyClass(String proxyName,class[] interfaces) 底层方法来产生动态代理类的字节码：

下面定义了一个工具类，用来将生成的动态代理类保存到硬盘中：

package com.foo.proxy;  

1.   
2. import java.io.FileOutputStream;  
3. import java.io.IOException;  
4. import java.lang.reflect.Proxy;  
5. import sun.misc.ProxyGenerator;  
6.   
7. public class ProxyUtils {  
8.   
9.     /* 
10.      * 将根据类信息 动态生成的二进制字节码保存到硬盘中， 
11.      * 默认的是clazz目录下 
12.          * params :clazz 需要生成动态代理类的类 
13.          * proxyName : 为动态生成的代理类的名称 
14.          */  
15.     public static void generateClassFile(Class clazz,String proxyName)  
16.     {  
17.         //根据类信息和提供的代理类名称，生成字节码  
18.                 byte[] classFile = ProxyGenerator.generateProxyClass(proxyName, clazz.getInterfaces());   
19.         String paths = clazz.getResource(".").getPath();  
20.         System.out.println(paths);  
21.         FileOutputStream out = null;    
22.           
23.         try {  
24.             //保留到硬盘中  
25.             out = new FileOutputStream(paths+proxyName+".class");    
26.             out.write(classFile);    
27.             out.flush();    
28.         } catch (Exception e) {    
29.             e.printStackTrace();    
30.         } finally {    
31.             try {    
32.                 out.close();    
33.             } catch (IOException e) {    
34.                 e.printStackTrace();    
35.             }    
36.         }    
37.     }  
38.       
39. }  

现在我们想将生成的代理类起名为“ElectricCarProxy”，并保存在硬盘，应该使用以下语句：

这样将在ElectricCar.class 同级目录下产生 ElectricCarProxy.class文件。用反编译工具如jd-gui.exe 打开，将会看到以下信息：

1. import com.foo.proxy.Vehicle;  
2. import java.lang.reflect.InvocationHandler;  
3. import java.lang.reflect.Method;  
4. import java.lang.reflect.Proxy;  
5. import java.lang.reflect.UndeclaredThrowableException;  
6. /** 
7.  生成的动态代理类的组织模式是继承Proxy类，然后实现需要实现代理的类上的所有接口，而在实现的过程中，则是通过将所有的方法都交给了InvocationHandler来处理 
8. */  
9.  public final class ElectricCarProxy extends Proxy  
10.   implements Rechargable, Vehicle  
11. {  
12.   private static Method m1;  
13.   private static Method m3;  
14.   private static Method m4;  
15.   private static Method m0;  
16.   private static Method m2;  
17.   
18.   public ElectricCarProxy(InvocationHandler paramInvocationHandler)  
19.     throws   
20.   {  
21.     super(paramInvocationHandler);  
22.   }  
23.   
24.   public final boolean equals(Object paramObject)  
25.     throws   
26.   {  
27.     try  
28.     { // 方法功能实现交给InvocationHandler处理  
29.       return ((Boolean)this.h.invoke(this, m1, new Object[] { paramObject })).booleanValue();  
30.     }  
31.     catch (Error|RuntimeException localError)  
32.     {  
33.       throw localError;  
34.     }  
35.     catch (Throwable localThrowable)  
36.     {  
37.       throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);  
38.     }  
39.   }  
40.   
41.   public final void recharge()  
42.     throws   
43.   {  
44.     try  
45.     {  
46.   
47.        // 方法功能实现交给InvocationHandler处理  
48.   
49.       this.h.invoke(this, m3, null);  
50.       return;  
51.     }  
52.     catch (Error|RuntimeException localError)  
53.     {  
54.       throw localError;  
55.     }  
56.     catch (Throwable localThrowable)  
57.     {  
58.       throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);  
59.     }  
60.   }  
61.   
62.   public final void drive()  
63.     throws   
64.   {  
65.     try  
66.     {  
67.   
68.        // 方法功能实现交给InvocationHandler处理  
69.   
70.       this.h.invoke(this, m4, null);  
71.       return;  
72.     }  
73.     catch (Error|RuntimeException localError)  
74.     {  
75.       throw localError;  
76.     }  
77.     catch (Throwable localThrowable)  
78.     {  
79.       throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);  
80.     }  
81.   }  
82.   
83.   public final int hashCode()  
84.     throws   
85.   {  
86.     try  
87.     {  
88.   
89.        // 方法功能实现交给InvocationHandler处理  
90.   
91.        return ((Integer)this.h.invoke(this, m0, null)).intValue();  
92.     }  
93.     catch (Error|RuntimeException localError)  
94.     {  
95.       throw localError;  
96.     }  
97.     catch (Throwable localThrowable)  
98.     {  
99.       throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);  
100.     }  
101.   }  
102.   
103.   public final String toString()  
104.     throws   
105.   {  
106.     try  
107.     {  
108.   
109.        // 方法功能实现交给InvocationHandler处理  
110.       return (String)this.h.invoke(this, m2, null);  
111.     }  
112.     catch (Error|RuntimeException localError)  
113.     {  
114.       throw localError;  
115.     }  
116.     catch (Throwable localThrowable)  
117.     {  
118.       throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);  
119.     }  
120.   }  
121.   
122.   static  
123.   {  
124.     try  
125.     {  //为每一个需要方法对象，当调用相应的方法时，分别将方法对象作为参数传递给InvocationHandler处理  
126.       m1 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("equals", new Class[] { Class.forName("java.lang.Object") });  
127.       m3 = Class.forName("com.foo.proxy.Rechargable").getMethod("recharge", new Class[0]);  
128.       m4 = Class.forName("com.foo.proxy.Vehicle").getMethod("drive", new Class[0]);  
129.       m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode", new Class[0]);  
130.       m2 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("toString", new Class[0]);  
131.       return;  
132.     }  
133.     catch (NoSuchMethodException localNoSuchMethodException)  
134.     {  
135.       throw new NoSuchMethodError(localNoSuchMethodException.getMessage());  
136.     }  
137.     catch (ClassNotFoundException localClassNotFoundException)  
138.     {  
139.       throw new NoClassDefFoundError(localClassNotFoundException.getMessage());  
140.     }  
141.   }  
142. }  

ProxyUtils.generateClassFile(car.getClass(), "ElectricCarProxy");  import com.foo.proxy.Rechargable;  

 

仔细观察可以看出生成的动态代理类有以下特点:

1.继承自 java.lang.reflect.Proxy，实现了 Rechargable,Vehicle 这两个ElectricCar实现的接口；

2.类中的所有方法都是final 的；

3.所有的方法功能的实现都统一调用了InvocationHandler的invoke()方法。

cglib 生成动态代理类的机制----通过类继承：

       JDK中提供的生成动态代理类的机制有个鲜明的特点是： 某个类必须有实现的接口，而生成的代理类也只能代理某个类接口定义的方法，比如：如果上面例子的ElectricCar实现了继承自两个接口的方法外，另外实现了方法bee() ,则在产生的动态代理类中不会有这个方法了！更极端的情况是：如果某个类没有实现接口，那么这个类就不能同JDK产生动态代理了！

      幸好我们有cglib。“CGLIB（Code Generation Library），是一个强大的，高性能，高质量的Code生成类库，它可以在运行期扩展Java类与实现Java接口。”

cglib 创建某个类A的动态代理类的模式是：

1.   查找A上的所有非final 的public类型的方法定义；

2.   将这些方法的定义转换成字节码；

3.   将组成的字节码转换成相应的代理的class对象；

4.   实现 MethodInterceptor接口，用来处理 对代理类上所有方法的请求（这个接口和JDK动态代理InvocationHandler的功能和角色是一样的）

一个有趣的例子：定义一个Programmer类，一个Hacker类

1. /** 
2.  * 程序猿类 
3.  * @author cby 
4.  */  
5. public class Programmer {  
6.   
7.     public void code()  
8.     {  
9.         System.out.println("I'm a Programmer,Just Coding.....");  
10.     }  
11. }  

 

1.   
2. import java.lang.reflect.Method;  
3.   
4. import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;  
5. import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;  
6. /* 
7.  * 实现了方法拦截器接口 
8.  */  
9. public class Hacker implements MethodInterceptor {  
10.     @Override  
11.     public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args,  
12.             MethodProxy proxy) throws Throwable {  
13.         System.out.println("**** I am a hacker,Let's see what the poor programmer is doing Now...");  
14.         proxy.invokeSuper(obj, args);  
15.         System.out.println("****  Oh,what a poor programmer.....");  
16.         return null;  
17.     }  
18.   
19. }  

 

1. package samples;  
2.   
3. import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;  
4.   
5. public class Test {  
6.   
7.     public static void main(String[] args) {  
8.         Programmer progammer = new Programmer();  
9.           
10.         Hacker hacker = new Hacker();  
11.         //cglib 中加强器，用来创建动态代理  
12.         Enhancer enhancer = new Enhancer();    
13.                  //设置要创建动态代理的类  
14.         enhancer.setSuperclass(progammer.getClass());    
15.                // 设置回调，这里相当于是对于代理类上所有方法的调用，都会调用CallBack，而Callback则需要实行intercept()方法进行拦截  
16.                 enhancer.setCallback(hacker);  
17.                 Programmer proxy =(Programmer)enhancer.create();  
18.                 proxy.code();  
19.           
20.     }  
21. }  

程序执行结果：

 

让我们看看通过cglib生成的class文件内容：

1. package samples;  
2.   
3. import java.lang.reflect.Method;  
4. import net.sf.cglib.core.ReflectUtils;  
5. import net.sf.cglib.core.Signature;  
6. import net.sf.cglib.proxy.Callback;  
7. import net.sf.cglib.proxy.Factory;  
8. import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;  
9. import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;  
10.   
11. public class Programmer fa7aa2cd extends Programmer  
12.   implements Factory  
13. {  
14.    //......省略  
15.   private MethodInterceptor CGLIB$CALLBACK_0;  // Enchaner传入的methodInterceptor  
16.    // ....省略  
17.   public final void code()  
18.   {  
19.     MethodInterceptor tmp4_1 = this.CGLIB$CALLBACK_0;  
20.     if (tmp4_1 == null)  
21.     {  
22.       tmp4_1;  
23.       CGLIB$BIND_CALLBACKS(this);//若callback 不为空，则调用methodInterceptor 的intercept()方法  
24.     }  
25.     if (this.CGLIB$CALLBACK_0 != null)  
26.       return;  
27.       //如果没有设置callback回调函数，则默认执行父类的方法  
28.       super.code();  
29.   }  
30.    //....后续省略  

31. }  

六 Class文件在Java体系结构中的位置和作用

该段主要讲解能够被JVM识别， 加载并执行的class文件的格式。对于理解JVM和深入理解Java语言， 学习并了解class文件的格式都是必须要掌握的功课。 原因很简单， JVM不会理解我们写的Java源文件， 我们必须把Java源文件编译成class文件， 才能被JVM识别， 对于JVM而言， class文件相当于一个接口， 理解了这个接口， 能帮助我们更好的理解JVM的行为；另一方面， class文件以另一种方式重新描述了我们在源文件中要表达的意思， 理解class文件如何重新描述我们编写的源文件， 对于深入理解Java语言和语法都是很有帮助的。 另外， 不管是什么语言， 只要能编译成class文件， 都能被JVM识别并执行， 所以class文件不仅是跨平台的基础， 也是JVM跨语言的基础， 理解了class文件格式， 对于我们学习基于JVM的其他语言会有很大帮助。 

总之， 在整个Java技术体系结构中， class文件处于中间的位置， 对于理解整个体系有着承上启下的作用。 如图所示：

Class文件格式概述

class文件是一种8位字节的二进制流文件， 各个数据项按顺序紧密的从前向后排列， 相邻的项之间没有间隙， 这样可以使得class文件非常紧凑， 体积轻巧， 可以被JVM快速的加载至内存， 并且占据较少的内存空间。 我们的Java源文件， 在被编译之后， 每个类（或者接口）都单独占据一个class文件， 并且类中的所有信息都会在class文件中有相应的描述， 由于class文件很灵活， 它甚至比Java源文件有着更强的描述能力。

class文件中的信息是一项一项排列的， 每项数据都有它的固定长度， 有的占一个字节， 有的占两个字节， 还有的占四个字节或8个字节， 数据项的不同长度分别用u1, u2, u4, u8表示， 分别表示一种数据项在class文件中占据一个字节， 两个字节， 4个字节和8个字节。 可以把u1, u2, u3, u4看做class文件数据项的“类型” 。

class文件中存在以下数据项(该图表参考自《深入Java虚拟机》)：

类型	名称	数量
u4	magic	1
u2	minor_version	1
u2	major_version	1
u2	constant_pool_count	1
cp_info	constant_pool	constant_pool_count - 1
u2	access_flags	1
u2	this_class	1
u2	super_class	1
u2	interfaces_count	1
u2	interfaces	interfaces_count
u2	fields_count	1
field_info	fields	fields_count
u2	methods_count	1
method_info	methods	methods_count
u2	attribute_count	1
attribute_info	attributes	attributes_count

下面对class文件中的每一项进行详细的解释。

class文件中的魔数和版本号

（1） magic

在class文件开头的四个字节， 存放着class文件的魔数， 这个魔数是class文件的标志，他是一个固定的值： 0XCAFEBABE 。 也就是说他是判断一个文件是不是class格式的文件的标准， 如果开头四个字节不是0XCAFEBABE， 那么就说明它不是class文件， 不能被JVM识别。

（2）minor_version 和 major_version

紧接着魔数的四个字节是class文件的此版本号和主版本号。 随着Java的发展， class文件的格式也会做相应的变动。 版本号标志着class文件在什么时候， 加入或改变了哪些特性。 举例来说， 不同版本的javac编译器编译的class文件， 版本号可能不同， 而不同版本的JVM能识别的class文件的版本号也可能不同， 一般情况下， 高版本的JVM能识别低版本的javac编译器编译的class文件， 而低版本的JVM不能识别高版本的javac编译器编译的class文件。 如果使用低版本的JVM执行高版本的class文件， JVM会抛出java.lang.UnsupportedClassVersionError 。具体的版本号变迁这里不再讨论， 需要的读者自行查阅资料。 

class文件中的常量池概述

在class文件中， 位于版本号后面的就是常量池相关的数据项。 常量池是class文件中的一项非常重要的数据。 常量池中存放了文字字符串， 常量值， 当前类的类名， 字段名， 方法名， 各个字段和方法的描述符， 对当前类的字段和方法的引用信息， 当前类中对其他类的引用信息等等。 常量池中几乎包含类中的所有信息的描述， class文件中的很多其他部分都是对常量池中的数据项的引用，比如后面要讲到的this_class, super_class, field_info, attribute_info等， 另外字节码指令中也存在对常量池的引用， 这个对常量池的引用当做字节码指令的一个操作数。  此外， 常量池中各个项也会相互引用。

class文件中的项constant_pool_count的值为1, 说明每个类都只有一个常量池。 常量池中的数据也是一项一项的， 没有间隙的依次排放。常量池中各个数据项通过索引来访问， 有点类似与数组， 只不过常量池中的第一项的索引为1, 而不为0, 如果class文件中的其他地方引用了索引为0的常量池项， 就说明它不引用任何常量池项。class文件中的每一种数据项都有自己的类型， 相同的道理，常量池中的每一种数据项也有自己的类型。 常量池中的数据项的类型如下表：

常量池中数据项类型	类型标志	类型描述
CONSTANT_Utf8	1	UTF-8编码的Unicode字符串
CONSTANT_Integer	3	int类型字面值
CONSTANT_Float	4	float类型字面值
CONSTANT_Long	5	long类型字面值
CONSTANT_Double	6	double类型字面值
CONSTANT_Class	7	对一个类或接口的符号引用
CONSTANT_String	8	String类型字面值
CONSTANT_Fieldref	9	对一个字段的符号引用
CONSTANT_Methodref	10	对一个类中声明的方法的符号引用
CONSTANT_InterfaceMethodref	11	对一个接口中声明的方法的符号引用
CONSTANT_NameAndType	12	对一个字段或方法的部分符号引用

每个数据项叫做一个XXX_info项， 比如， 一个常量池中一个CONSTANT_Utf8类型的项， 就是一个CONSTANT_Utf8_info 。除此之外， 每个info项中都有一个标志值（tag）， 这个标志值表明了这个常量池中的info项的类型是什么， 从上面的表格中可以看出， 一个CONSTANT_Utf8_info中的tag值为1， 而一个CONSTANT_Fieldref_info中的tag值为9 。

Java程序是动态链接的， 在动态链接的实现中， 常量池扮演者举足轻重的角色。 除了存放一些字面量之外， 常量池中还存放着以下几种符号引用：

（1） 类和接口的全限定名

（2） 字段的名称和描述符

（3） 方法的名称和描述符

在详细讲解常量池中的各个数据项之前， 我们有必要先了解一下class文件中的特殊字符串， 因为在常量池中， 特殊字符串大量的出现，这些特殊字符串就是上面说的全限定名和描述符。 要理解常量池中的各个数据项， 必须先了解这些特殊字符串。

class文件中的特殊字符串

首先说明一下， 所谓的特殊字符串出现在class文件中的常量池中， 所以在上一篇博客中， 只是对常量池介绍了一个大概。 本着循序渐进和减少跨度的原则， 首先把class文件中的特殊字符串做一个详细的介绍， 然后再回过头来继续讲解常量池。 

在上文中， 我们提到特殊字符串是常量池中符号引用的一部分， 至于符号引用的概念， 会在以后提到。 现在我们将重点放在特殊字符串上。 特殊字符串包括三种： 类的全限定名， 字段和方法的描述符， 特殊方法的方法名。 下面我们就分别介绍这三种特殊字符串。

（1） 类的全限定名

在常量池中， 一个类型的名字并不是我们在源文件中看到的那样， 也不是我们在源文件中使用的包名加类名的形式。 源文件中的全限定名和class文件中的全限定名不是相同的概念。 源文件中的全新定名是包名加类名， 包名的各个部分之间，包名和类名之间， 使用点号分割。 如Object类， 在源文件中的全限定名是java.lang.Object 。 而class文件中的全限定名是将点号替换成“/” 。 例如， Object类在class文件中的全限定名是 java/lang/Object 。 如果读者之前没有接触过class文件格式， 是class文件格式的初学者， 在这里不必知道全限定名在class文件中是如何使用的， 只需要知道， 源文件中一个类的名字， 在class文件中是用全限定名表述的。 

（2） 描述符

我们知道在一个类中可以有若干字段和方法， 这些字段和方法在源文件中如何表述， 我们再熟悉不过了。 既然现在我们要学习class文件格式， 那么我们就要问， 一个字段或一个方法在class文件中是如何表述的？ 在本文中， 我们会讨论方法和字段在class文件中的描述。 方法和字段的描述符并不会把方法和字段的所有信息全都描述出来， 毕竟描述符只是一个简单的字符串。 

在讲解描述符之前， 要先说明一个问题， 那就是所有的类型在描述符中都有对应的字符或字符串来对应。 比如， 每种基本数据类型都有一个大写字母做对应， void也有一个大写字符做对应。 下表是void和基本数据类型在描述符中的对应。

基本数据类型和void类型	类型的对应字符
byte	B
char	C
double	D
float	F
int	I
long	J
short	S
boolean	Z
void	V

基本上都是以类型的首字符变成大写来对应的， 其中long和boolean是特例， long类型在描述符中的对应字符是J， boolean类型在描述符中的对应字符是Z 。 

基本类型和void在描述符中都有一个大写字符和他们对应， 那么引用类型（类和接口，枚举）在描述符中是如何对应的呢？ 引用类型的对应字符串（注意， 引用类型在描述符中使用一个字符串做对应） ， 这个字符串的格式是：

 “L” + 类型的全限定名 + “;”

注意，这三个部分之间没有空格， 是紧密排列的。 如Object在描述符中的对应字符串是： Ljava/lang/Object;  ； ArrayList在描述符中的对应字符串是： Ljava/lang/ArrayList;  ； 自定义类型com.example.Person在描述符中的对应字符串是： Lcom/example/Person; 。

我们知道， 在Java语言中数组也是一种类型， 一个数组的元素类型和他的维度决定了他的类型。 比如， 在 int[] a 声明中， 变量a的类型是int[] ， 在 int[][] b 声明中， 变量b的类型是int[][] , 在 Object[] c 声明中， 变量c的类型是Object[] 。既然数组是类型， 那么在描述符中， 也应该有数组类型的对应字符串。 在class文件的描述符中， 数组的类型中每个维度都用一个 [ 代表， 数组类型整个类型的对应字符串的格式如下：

若干个“[”  +  数组中元素类型的对应字符串 

下面举例来说名。 int[]类型的对应字符串是： [I  。 int[][]类型的对应字符串是： [[I 。 Object[]类型的对应字符串是： [Ljava/lang/Object; 。 Object[][][]类型的对应字符串是： [[[Ljava/lang/Object; 。

介绍完每种类型在描述符中的对应字符串， 下面就开始讲解字段和方法的描述符。 

字段的描述符就是字段的类型所对应的字符或字符串。 如： int i 中， 字段i的描述符就是 I 。 Object o中， 字段o的描述符就是 Ljava/lang/Object;  。 double[][] d中， 字段d的描述符就是 [[D 。 

方法的描述符比较复杂， 包括所有参数的类型列表和方法返回值。 它的格式是这样的：

   (参数1类型 参数2类型 参数3类型 ...)返回值类型

其中， 不管是参数的类型还是返回值类型， 都是使用对应字符和对应字符串来表示的， 并且参数列表使用小括号括起来， 并且各个参数类型之间没有空格， 参数列表和返回值类型之间也没有空格。 

下面举例说明（此表格来源于《深入Java虚拟机》）。

方法描述符	方法声明
()I	int getSize()
()Ljava/lang/String;	String toString()
([Ljava/lang/String;)V	void main(String[] args)
()V	void wait()
(JI)V	void wait(long timeout, int nanos)
(ZILjava/lang/String;II)Z	boolean regionMatches(boolean ignoreCase, int toOffset, String other, int ooffset, int len)
([BII)I	int read(byte[] b, int off, int len )
()[[Ljava/lang/Object;	Object[][] getObjectArray()

（3） 特殊方法的方法名

首先要明确一下， 这里的特殊方法是指的类的构造方法和类型初始化方法。 构造方法就不用多说了， 至于类型的初始化方法， 对应到源码中就是静态初始化块。 也就是说， 静态初始化块， 在class文件中是以一个方法表述的， 这个方法同样有方法描述符和方法名。 

类的构造方法的方法名使用字符串 <init> 表示， 而静态初始化方法的方法名使用字符串 <clinit> 表示。 除了这两种特殊的方法外， 其他普通方法的方法名， 和源文件中的方法名相同。

七 总结 

class文件中的特殊字符串包括类（包括接口， 枚举）的全限定名， 字段的描述符和方法的描述符。 其中类的全限定名比较简单易于理解， 字段和方法的描述符由于涉及到每种类型的映射， 可能稍显复杂。 要理解描述符， 主要是要熟记每种类型（包括8种基本数据类型，类类型， 数组类型和void）在描述符中所对应的描述字符或字符串。 

还有一点需要注意， 就是方法和字段的描述符中， 不包括字段名和方法名， 字段描述符中只包括字段类型， 方法描述符中只包括参数列表和返回值类型。 

参考

https://blog.csdn.net/column/details/zhangjg-java-blog.html

https://blog.csdn.net/zhangjg_blog