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cglib源码学习交流

来源：互联网 发布：mysql slap 编辑：程序博客网 时间：2024/04/29 15:46

背景

    前段时间在工作中，包括一些代码阅读过程中，spring aop经常性的会看到cglib中的相关内容，包括BeanCopier,BulkBean,Enancher等内容，以前虽大致知道一些内容，原理是通过bytecode，但没具体深入代码研究，只知其所用不知其所以然，所以就特地花了半天多的工作时间研究了CGLIB的相关源码，同时结合看了下 spring Aop中对CGLIB的使用。

    本文主要通过对cglib有原理的分析，反编译查看源码，例子等方式做一个介绍。

cglib基本信息

  1. cglib的官方网站： http://cglib.sourceforge.net/
  2. cglib目前的最新版本应该是2.2，公司普遍使用的版本也是这个
  3. 官网的samples : http://cglib.sourceforge.net/xref/samples/

cglib代码包结构

  • core (核心代码)
    • EmitUtils
    • ReflectUtils
    • KeyFactory
    • ClassEmitter/CodeEmitter
    • NamingPolicy/DefaultNamingPolicy
    • GeneratorStrategy/DefaultGeneratorStrategy
    • DebuggingClassWriter
    • ClassGenerator/AbstractClassGenerator
  • beans (bean操作类)
    • BeanCopier
    • BulkBean
    • BeanMap
    • ImmutableBean
    • BeanGenerator
  • reflect
    • FastClass
  • proxy
    • Enhancer
    • CallbackGenerator
    • Callback
      • MethodInterceptor , Dispatcher, LazyLoader , ProxyRefDispatcher , NoOp , FixedValue , InvocationHandler(提供和jdk proxy的功能)
    • CallbackFilter
  • util
    • StringSwitcher 
    • ParallelSorter 
  • transform 

core核心代码部分

EmitUtils

重要的工具类，主要封装了一些操作bytecode的基本函数，比如生成一个null_constructor，添加类属性add_property等

ReflectUtils

处理jdk reflect的工具类，比如获取一个类所有的Method，获取构造函数信息等。

ClassEmitter/CodeEmitter

对asm的classAdapter和MethodAdapter的实现，贯穿于cglib代码的处理

KeyFactory

类库中重要的唯一标识生成器，用于cglib做cache时做map key，比较底层的基础类。
例子：

interface BulkBeanKey {
public Object newInstance(String target, String[] getters, String[] setters, String[] types);
}
(BulkBeanKey)KeyFactory.create(BulkBeanKey.class).newInstance(targetClassName, getters, setters, typeClassNames)；

说明：

  • 每个Key接口，都必须提供newInstance方法，但具体的参数可以随意定义，通过newInstance返回的为一个唯一标示，只有当传入的所有参数的equals都返回true时，生成的key才是相同的，这就相当于多key的概念。

NamingPolicy

默认的实现类：DefaultNamingPolicy， 具体cglib动态生成类的命名控制。
一般的命名规则：

  • 被代理class name + "$$" + 使用cglib处理的class name + "ByCGLIB" + "$$" + key的hashcode
  • 示例：FastSource$$FastClassByCGLIB$$e1a36bab.class

GeneratorStrategy

默认的实现类：　DefaultGeneratorStrategy
控制ClassGenerator生成class的byte数据，中间可插入自己的处理。注意这里依赖了：DebuggingClassWriter进行class generator的处理

DebuggingClassWriter

cglib封装asm的处理类，用于生成class的byte流，通过GeneratorStrategy回调ClassGenerator.generateClass(DebuggingClassWriter)，将自定义的class byte处理回调给具体的cglib上层操作类，比如由具体的BeanCopier去控制bytecode的生成。

ClassGenerator

其中一个抽象实现：AbstractClassGenerator。cglib代码中核心的Class bytecode操作主体，包含了一些cache，调用NamingPolicy,GeneratorStrategy进行处理，可以说是一个最核心的调度者。

 

 

对应的类图：

 

  1. 外部的BeanCopier都包含了一Generator，继承自AbstractClassGenerator,实现了generateClass(ClassVisitor v),Object firstInstance(Class type)方法。
  2. AbstractClassGenerator自身会根据Source进行cache，所以针对已经生成过的class，这里KeyFactory对应的值要相等，则会直接返回cache中的结果。所以BeanCopier每次create慢只是每次都需要new两个对象，一个是KeyFactory.newInstance，另一个是firstInstance方法调用生成一个对象。

反编译tips

大家都知道cglib是进行bytecode操作，会动态生成class，最快最直接的学习就是结合他生成的class，对照代码进行学习，效果会好很多。

Java代码  收藏代码
  1. system.setProperty(DebuggingClassWriter.DEBUG_LOCATION_PROPERTY, "指定输出目录");　  

 可参见 cores/DebuggingClassWriter代码。说明：这样cglib会将动态生成的每个class都输出到文件中，然后我们可以通过decomp进行反编译查看源码。

 

beans　(相关操作类)

BeanCopier

简单的示例代码就不做介绍，相信大家都指导怎么用，这里主要介绍下Convert的使用。

  • 许多网友都做过BeanCopier，BeanUtils的测试，基本BeanCopier的性能是BeanUtils的10倍以上。，出了反射这一性能差异外，BeanUtils默认是开启Converter功能，允许同名，不同类型的属性进行拷贝，比如Date对象到String属性。
  • 有兴趣的同学可以去比较下PropertyUtils，默认不开启Converter功能，发现性能是BeanUtils的2倍多。

初始化例子：BeanCopier copier = BeanCopier.create(Source.class, Target.class, true); 
第三个参数useConverter，是否开启Convert，默认BeanCopier只会做同名，同类型属性的copier，否则就会报错。

Converter使用例子代码  收藏代码
  1. public class BeanCopierTest {  
  2.   
  3.     public static void main(String args[]) {  
  4.         System.setProperty(DebuggingClassWriter.DEBUG_LOCATION_PROPERTY, "/tmp/1");  
  5.         BeanCopier copier = BeanCopier.create(Source.class, Target.class, true);  
  6.         Source from = new Source();  
  7.         from.setValue(1);  
  8.   
  9.         Target to = new Target();  
  10.         Converter converter = new BigIntConverter();  
  11.         copier.copy(from, to, converter); //使用converter类  
  12.   
  13.         System.out.println(to.getValue());  
  14.     }  
  15. }  
  16.   
  17. class BigIntConverter implements net.sf.cglib.core.Converter {  
  18.   
  19.     @Override  
  20.     public Object convert(Object value, Class target, Object context) {  
  21.         System.out.println(value.getClass() + " " + value); // from类中的value对象  
  22.         System.out.println(target); // to类中的定义的参数对象  
  23.         System.out.println(context.getClass() + " " + context); // String对象,具体的方法名  
  24.         if (target.isAssignableFrom(BigInteger.class)) {  
  25.             return new BigInteger(value.toString());  
  26.         } else {  
  27.             return value;  
  28.         }  
  29.     }  
  30.   
  31. }  
  32. ----  
  33. 反编译后看的代码：  
  34. public class Target$$BeanCopierByCGLIB$$e1c34377 extends BeanCopier  
  35. {  
  36.     public void copy(Object obj, Object obj1, Converter converter)  
  37.     {  
  38.         Target target = (Target)obj1;  
  39.         Source source = (Source)obj;  
  40.         // 注意是直接调用，没有通过reflect  
  41.         target.setValue((BigInteger)converter.convert(new Integer(source.getValue()), CGLIB$load_class$java$2Emath$2EBigInteger, "setValue"));   
  42.     }  
  43. }  

 

使用注意

  1. 避免每次进行BeanCopier.create创建对象，一般建议是通过static BeanCopier copier = BeanCopier.create()
  2. 合理使用converter。
  3. 应用场景：两个对象之间同名同属性的数据拷贝, 不能单独针对其中的几个属性单独拷贝

BulkBean

     相比于BeanCopier，BulkBean将整个Copy的动作拆分为getPropertyValues，setPropertyValues的两个方法，允许自定义处理的属性。

 

Java代码  收藏代码
  1. public class BulkBeanTest {  
  2.   
  3.     public static void main(String args[]) {  
  4.         System.setProperty(DebuggingClassWriter.DEBUG_LOCATION_PROPERTY, "/home/ljh/cglib");  
  5.         String[] getter = new String[] { "getValue" };  
  6.         String[] setter = new String[] { "setValue" };  
  7.         Class[] clazzs = new Class[] { int.class };  
  8.   
  9.         BulkBean bean = BulkBean.create(BulkSource.class, getter, setter, clazzs);  
  10.         BulkSource obj = new BulkSource();  
  11.         obj.setValue(1);  
  12.   
  13.         Object[] objs = bean.getPropertyValues(obj);  
  14.         for (Object tmp : objs) {  
  15.             System.out.println(tmp);  
  16.         }  
  17.     }  
  18. }  
  19. class BulkSource {  
  20.     private int value;  
  21.     .....  
  22. }  
  23.   
  24. // 反编译后的代码：　  
  25.  public void getPropertyValues(Object obj, Object aobj[])  
  26.     {  
  27.         BulkSource bulksource = (BulkSource)obj;  
  28.         aobj[0] = new Integer(bulksource.getValue());  
  29.     }  

 

使用注意

  1. 避免每次进行BulkBean.create创建对象，一般建议是通过static BulkBean.create copier = BulkBean.create
  2. 应用场景：针对特定属性的get,set操作，一般适用通过xml配置注入和注出的属性，运行时才确定处理的Source,Target类，只需关注属性名即可。

 

BeanMap

相比于BeanCopier,BulkBean，都是针对两个Pojo Bean进行处理，那如果对象一个是Pojo Bean和Map对象之间，那就得看看BeanMap，将一个java bean允许通过map的api进行调用。
几个支持的操作接口：

  • Object get(Object key)
  • Object put(Object key, Object value)
  • void putAll(Map t)
  • Set entrySet()
  • Collection values()
  • boolean containsKey(Object key)
  • ....
Java代码  收藏代码
  1. public class BeanMapTest {  
  2.   
  3.     public static void main(String args[]) {  
  4.         // 初始化  
  5.         BeanMap map = BeanMap.create(new Pojo());  
  6.         // 构造  
  7.         Pojo pojo = new Pojo();  
  8.         pojo.setIntValue(1);  
  9.         pojo.setBigInteger(new BigInteger("2"));  
  10.         // 赋值  
  11.         map.setBean(pojo);  
  12.         // 验证  
  13.         System.out.println(map.get("intValue"));  
  14.         System.out.println(map.keySet());  
  15.         System.out.println(map.values());  
  16.     }  
  17. }  
  18.   
  19. class Pojo {  
  20.   
  21.     private int        intValue;  
  22.     private BigInteger bigInteger;  
  23.     ....  
  24. }  
  25.   
  26. //反编译代码查看：  
  27. //首先保存了所有的属性到一个set中  
  28. private static FixedKeySet keys = new FixedKeySet(new String[] {  
  29.         "bigInteger", "intValue"  
  30.     });  
  31. public Object get(Object obj, Object obj1)  
  32.     {  
  33.         (Pojo)obj;  
  34.         String s = (String)obj1;  
  35.         s;  
  36.         s.hashCode();  
  37.         JVM INSTR lookupswitch 2: default 72  
  38.     //                   -139068386: 40  
  39.     //                   556050114: 52;  
  40.            goto _L1 _L2 _L3  
  41. _L2:  
  42.         "bigInteger";  
  43. 　//属性判断是否相等  
  44.         equals();  
  45.         JVM INSTR ifeq 73;  
  46.            goto _L4 _L5  
  47. _L5:  
  48.         break MISSING_BLOCK_LABEL_73;  
  49. _L4:  
  50.         getBigInteger();  
  51.         return;  
  52. _L3:  
  53.   
  54. ....  
  55.   
  56. }  

 

使用注意

  1. 避免每次进行BeanMap map = BeanMap.create();创建对象，不同于BeanCopier对象，BeanMap主要针对对象实例进行处理，所以一般建议是map.setBean(pojo);进行动态替换持有的对象实例。
  2. 应用场景：针对put,putAll操作会直接修改pojo对象里的属性，所以可以通过beanMap.putAll(map)进行map<->pojo属性的拷贝。

 

BeanGenerator

   暂时没有想到合适的使用场景，不过BeanGenerator使用概念是很简单的，就是将一个Map<String,Class>properties的属性定义，动态生成一个pojo bean类。

 

Java代码  收藏代码
  1. BeanGenerator generator = new BeanGenerator();  
  2. generator.addProperty("intValue", int.class);  
  3. generator.addProperty("integer", Integer.class);  
  4. generator.addProperty("properties", Properties.class);  
  5.          
  6. Class clazz = (Class) generator.createClass();  
  7. Object obj = generator.create();  
  8.   
  9. PropertyDescriptor[] getters = ReflectUtils.getBeanGetters(obj.getClass());  
  10. for (PropertyDescriptor getter : getters) {  
  11.     Method write = getter.getWriteMethod();  
  12.     System.out.println(write.getName());  
  13. }  

 

ImmutableBean

bean Immutable模式的一种动态class实现，Immutable模式主要应用于服务设计上，返回的pojo bean对象，不运行进行write方法调用。

 

 

说明

个人是不太建议使用cglib动态class的方式来实现bean Immutable的模式，Immutable模式应该是一种服务接口上的显示声明，而不是如此隐晦，而且pojo bean尽量做到是轻量级，简答的set/get方法，如果要做充血的领域模型那就另当别论了。

 

reflect (class,method处理)

FastClass

顾明思义，FastClass就是对Class对象进行特定的处理，比如通过数组保存method引用，因此FastClass引出了一个index下标的新概念，比如getIndex(String name, Class[] parameterTypes)就是以前的获取method的方法。
通过数组存储method,constructor等class信息，从而将原先的反射调用，转化为class.index的直接调用，从而体现所谓的FastClass。

Java代码  收藏代码
  1. public class FastClassTest {  
  2.     public static void main(String args[]) throws Exception {  
  3.         System.setProperty(DebuggingClassWriter.DEBUG_LOCATION_PROPERTY, "/home/ljh/cglib");  
  4.   
  5.         FastClass clazz = FastClass.create(FastSource.class);  
  6.         // fast class反射调用  
  7.         FastSource obj = (FastSource) clazz.newInstance();  
  8.         clazz.invoke("setValue", new Class[] { int.class }, obj, new Object[] { 1 });  
  9.         clazz.invoke("setOther", new Class[] { int.class }, obj, new Object[] { 2 });  
  10.   
  11.         int value = (Integer) clazz.invoke("getValue", new Class[] {}, obj, new Object[] {});  
  12.         int other = (Integer) clazz.invoke("getOther", new Class[] {}, obj, new Object[] {});  
  13.         System.out.println(value + " " + other);  
  14.         // fastMethod使用  
  15.         FastMethod setValue = clazz.getMethod("setValue", new Class[] { int.class });  
  16.         System.out.println("setValue index is : " + setValue.getIndex());  
  17.   
  18.         FastMethod getValue = clazz.getMethod("getValue", new Class[] {});  
  19.         System.out.println("getValue index is : " + getValue.getIndex());  
  20.   
  21.         FastMethod setOther = clazz.getMethod("setOther", new Class[] { int.class });  
  22.         System.out.println("setOther index is : " + setOther.getIndex());  
  23.   
  24.         FastMethod getOther = clazz.getMethod("getOther", new Class[] {});  
  25.         System.out.println("getOther index is : " + getOther.getIndex());  
  26.         // 其他  
  27.         System.out.println("getDeclaredMethods : " + clazz.getJavaClass().getDeclaredMethods().length);  
  28.         System.out.println("getConstructors : " + clazz.getJavaClass().getConstructors().length);  
  29.         System.out.println("getFields : " + clazz.getJavaClass().getFields().length);  
  30.         System.out.println("getMaxIndex : " + clazz.getMaxIndex());  
  31.     }  
  32. }  
  33.   
  34. class FastSource {  
  35.     private int value;  
  36.     private int other;  
  37.   
  38. }  

 

proxy (spring aop相关)

总体类结构图：

Callback & CallbackGenerator

  1. MethodInterceptor
    • 类似于spring aop的around Advise的功能，大家都知道，不多做介绍。唯一需要注意的就是proxy.invokeSuper和proxy.invoke的区别。invokeSuper是退出当前interceptor的处理，进入下一个callback处理，invoke则会继续回调该方法，如果传递给invoke的obj参数出错容易造成递归调用
  2. Dispatcher, ProxyRefDispatcher
    • 类似于delegate的模式，直接将请求分发给具体的Dispatcher调用，是否有着接口+实现分离的味道，将接口的方法调用通过Dispatcher转到实现target上。ProxyRefDispatcher与Dispatcher想比，loadObject()多了个当前代理对象的引用。
    • 反编译的部分代码代码  收藏代码
      1. //反编译的部分代码  
      2. public final int cal(int i, int j)  
      3. {  
      4.         CGLIB$CALLBACK_1;  
      5.         if(CGLIB$CALLBACK_1 != null) goto _L2; else goto _L1  
      6. _L1:  
      7.         JVM INSTR pop ;  
      8.         CGLIB$BIND_CALLBACKS(this);  
      9.         CGLIB$CALLBACK_1;  
      10. _L2:  
      11.         loadObject(); //每次都进行调用  
      12.         (DefaultCalcService);  
      13.         i;  
      14.         j;  
      15.         cal(); //调用实现类的方法  
      16.         return;  
      17.     }   
  3. LazyLoader
    • 相比于Dispatcher,lazyLoader在第一次获取了loadObject后，会进行缓存，后续的请求调用都会直接调用该缓存的属性.
    • 反编译部分代码代码  收藏代码
      1. //反编译部分代码  
      2. public final int cal(int i, int j)  
      3. {  
      4.     this;  
      5.     return ((DefaultCalcService)CGLIB$LOAD_PRIVATE_3()).cal(i, j);  
      6. }  
      7.   
      8. private final synchronized Object CGLIB$LOAD_PRIVATE_3()  
      9. {  
      10.         CGLIB$LAZY_LOADER_3; //保存的属性  
      11.         if(CGLIB$LAZY_LOADER_3 != null) goto _L2; else goto _L1  
      12. _L1:  
      13.         JVM INSTR pop ;  
      14.         this;  
      15.         CGLIB$CALLBACK_3;  
      16.         if(CGLIB$CALLBACK_3 != null) goto _L4; else goto _L3  
      17. _L3:  
      18.         JVM INSTR pop ;  
      19.         CGLIB$BIND_CALLBACKS(this);  
      20.         CGLIB$CALLBACK_3;  
      21. _L4:  
      22.         loadObject();  
      23.         JVM INSTR dup_x1 ;  
      24.         CGLIB$LAZY_LOADER_3;  
      25. _L2:  
      26.         return;  
      27.     }  
  4. NoOp
    • 不做任何处理，结合Filter针对不需要做代理方法直接返回，调用其原始方法
  5. FixedValue
    • 强制方法返回固定值,可结合Filter进行控制
  6. InvocationHandler(提供和jdk proxy的功能),不常用

CallbackFilter

主要的作用就是callback调度，主要的一个方法：int accept(Method method); 
返回的int在int值，代表对应method需要插入的callback，会静态生成到class的代码中，这样是cglib proxy区别于jdk proxy的方式，一个是静态的代码调用，一个是动态的reflect。
可以查看： Enhancer类中的emitMethods方法，line:883。在构造class method字节吗之前就已经确定需要运行的callback。

 

Enhancer

Java代码  收藏代码
  1. System.setProperty(DebuggingClassWriter.DEBUG_LOCATION_PROPERTY, "/home/ljh/cglib");  
  2. LogInteceptor logInteceptor = new LogInteceptor();  
  3. CalDispatcher calDispatcher = new CalDispatcher();  
  4. CalcProxyRefDispatcher calcProxyRefDispatcher = new CalcProxyRefDispatcher();  
  5. LazyLoaderCallback lazyLoaderCallback = new LazyLoaderCallback();  
  6.   
  7. Enhancer enhancer = new Enhancer();  
  8. enhancer.setSuperclass(CalcService.class); //接口类  
  9. enhancer.setCallbacks(new Callback[] { logInteceptor, calDispatcher, calcProxyRefDispatcher,lazyLoaderCallback, NoOp.INSTANCE }); // callback数组  
  10. enhancer.setCallbackFilter(new CalcCallbackFilter()); // filter  
  11. CalcService service = (CalcService) enhancer.create();  
  12.   
  13. int result = service.cal(1, 1);  

 

Util  (工具类，感觉有点鸡肋)

  • StringSwitcher 提供string和int的map映射查询，给定一个string字符串，返回同个下标数组的int值，感觉很鸡肋，用Map不是可以很快速的实现功能
  • ParallelSorter 看了具体的代码，没啥意思，就是提供了一个二分的快速排序和多路归并排序。没有所谓的并行排序，原本以为会涉及多线程处理，可惜没有

 

transform

     暂时没仔细研究，更多的是对asm的封装，等下次看了asm代码后再回来研究下。

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