CGlib實現原理詳解

一、CGlib代理原理

在面向對象編程中，代理模式是一種常用的設計模式。它可以在不改變原有對象代碼的前提下，通過新增代理對象，在代理對象中增加一些其他的功能，從而提供更加完整、更加複雜的功能。CGlib代理是基於動態代理的一種實現方式，是Java中常用的代理技術之一。

動態代理和靜態代理最大的區別就在於代理類的生成方式。靜態代理需要人工編寫代理類，而動態代理則可以在運行時動態生成代理類。Java JDK提供了一個Proxy類，可以通過Proxy的工廠方法newProxyInstance動態生成代理對象。

不過JDK提供的動態代理有一個限制，就是只能代理實現了接口的類。如果要代理沒有實現接口的類，就要使用其他的代理技術。而CGlib是一種可以代理類的技術。使用CGlib實現動態代理，本質上是在運行時，通過位元組碼處理框架ASM，動態生成一個被代理類的子類，並覆蓋其中的方法，達到代理的目的。

二、CGlib原理

CGlib，全稱為Code Generation Library，是一個開源的非侵入式的Java位元組碼生成庫。它允許在運行時對位元組碼進行操作，生成新的類，以實現例如AOP之類的功能。

與靜態代理和JDK動態代理不同，CGlib在運行時動態生成被代理類的子類，並重寫其中的方法。因此，對被代理類的方法訪問是通過子類方法訪問的，而不是被代理類方法訪問的。子類方法可以通過調用父類方法實現對被代理類方法的訪問。

CGlib生成子代理類的方式是在內存中構建代理類的所有方法的位元組碼，並將其轉換成class對象，從而實現對被代理類方法的代理。由於CGlib是直接操作class位元組碼實現代理的，因此需要引入ASM位元組碼框架，用於處理Java位元組碼。

三、CGlib底層原理

CGlib底層運用Java位元組碼技術實現代理，下面簡單介紹一下Java位元組碼的執行過程：

一是Java程序源代碼被編譯成Java位元組碼文件（.class文件）。

二是Java虛擬機（JVM）將Java位元組碼文件解釋成機器指令。

三是CPU執行機器指令，進行計算操作。

CGlib底層實現通過ASM技術直接操作位元組碼來完成對代理對象的生成，主要分為以下幾個步驟：

1、確定需要代理的類和方法，生成對應的MethodInterceptor實現類。

public class UserProxy implements MethodInterceptor {
    private Object target;
    public UserProxy(Object target) {
        this.target = target;
    }
    public Object intercept(Object obj, java.lang.reflect.Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {
        System.out.println("Before method invoke");
        Object result = method.invoke(target, args);
        System.out.println("After method invoke");
        return result;
    }
}

2、使用ASM庫加載被代理類的位元組碼，並動態生成代理對象的子類。

Enhancer enhancer = new Enhancer();
enhancer.setSuperclass(target.getClass());
enhancer.setCallback(new UserProxy(target));
Object proxy = enhancer.create();

在這個過程中，我們需要在內存中先讀取被代理類的二進制位元組碼文件，然後再解析出類信息，這個時候我們就要使用ASM庫：

ClassReader classReader = new ClassReader(target.getClass().getName());
ClassWriter classWriter = new ClassWriter(ClassWriter.COMPUTE_MAXS);
ClassVisitor classVisitor = new AddFieldAdapter(classWriter,
                Opcodes.ACC_PUBLIC, "hash", "I");
classReader.accept(classVisitor, ClassReader.SKIP_DEBUG);
byte[] data = classWriter.toByteArray();

四、CGlib底層實現原理

底層實現原理主要是通過ASM（a very small and fast Java bytecode manipulation framework）框架來直接操作數據位元組碼。ASM可以直接生成和修改位元組碼，也可以在位元組碼的生成和修改中提供一些幫助和支持。

ASM使用Visitor模式來操作位元組碼，它通過ClassVisitor和MethodVisitor類提供了訪問類層次結構和方法級別元素的途徑。

CGlib實現動態代理的過程如下：

1、創建Enhancer對象。

2、設置父類和回調方法。

Enhancer enhancer = new Enhancer();
enhancer.setSuperclass(UserService.class);
enhancer.setCallback(new UserServiceInterceptor());

3、通過Enhancer對象的create()方法生成代理對象。

UserServiceImpl proxyUserService = (UserServiceImpl) enhancer.create();

4、調用代理對象方法。

String username = userSerivceimpl.getUserName();

五、CGlib動態代理原理

CGlib可以創建一個類的子類，並且在子類中採用方法攔截的技術攔截所有父類方法的調用。在攔截器中可以添加一些額外的邏輯。相比Java動態代理，CGlib不要求被代理類必須實現接口，它是基於類代理，對指定的類生成一個子類，並覆蓋其中的方法來實現代理的功能。

在使用CGlib進行代理時，代理類和被代理類構成了繼承關係。代理類繼承被代理類，所以代理類擁有了被代理類的所有屬性和方法，而且可以攔截被代理方法進行增強。

下面是一個CGlib動態代理實現的示例代碼：

public class UserServiceInterceptor implements MethodInterceptor {
    private UserService userService;
    public UserServiceInterceptor(UserService userService) {
        this.userService = userService;
    }
    public Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
        System.out.println("begin method...");
        Object result = method.invoke(userService, objects);
        System.out.println("end method...");
        return result;
    }
}
Enhancer enhancer = new Enhancer();
enhancer.setSuperclass(UserService.class); 
enhancer.setCallback(new UserServiceInterceptor(userService));
UserService userServiceProxy = (UserService) enhancer.create();

結束語

CGlib是一種非常常用的代理方式，通過位元組碼的修改，可以實現對被代理對象的增強和功能擴展。在使用CGlib進行代理時，我們需要深入了解其實現原理，靈活運用其底層知識，才能更好地發揮其代理作用。