cglib源码学习交流

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cglib源码学习交流

developerguy 2016-06-22 23:17:00 浏览960
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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。

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。

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。


public class BeanCopierTest {

    public static void main(String args[]) {
        System.setProperty(DebuggingClassWriter.DEBUG_LOCATION_PROPERTY, "/tmp/1");
        BeanCopier copier = BeanCopier.create(Source.class, Target.class, true);
        Source from = new Source();
        from.setValue(1);

        Target to = new Target();
        Converter converter = new BigIntConverter();
        copier.copy(from, to, converter); //使用converter类

        System.out.println(to.getValue());
    }
}

class BigIntConverter implements net.sf.cglib.core.Converter {

    @Override
    public Object convert(Object value, Class target, Object context) {
        System.out.println(value.getClass() + " " + value); // from类中的value对象
        System.out.println(target); // to类中的定义的参数对象
        System.out.println(context.getClass() + " " + context); // String对象,具体的方法名
        if (target.isAssignableFrom(BigInteger.class)) {
            return new BigInteger(value.toString());
        } else {
            return value;
        }
    }

}
----
反编译后看的代码:
public class Target$$BeanCopierByCGLIB$$e1c34377 extends BeanCopier
{
    public void copy(Object obj, Object obj1, Converter converter)
    {
        Target target = (Target)obj1;
        Source source = (Source)obj;
        // 注意是直接调用,没有通过reflect
        target.setValue((BigInteger)converter.convert(new Integer(source.getValue()), CGLIB$load_class$java$2Emath$2EBigInteger, "setValue")); 
    }
}

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。

 

public class BulkBeanTest {

    public static void main(String args[]) {
        System.setProperty(DebuggingClassWriter.DEBUG_LOCATION_PROPERTY, "/home/ljh/cglib");
        String[] getter = new String[] { "getValue" };
        String[] setter = new String[] { "setValue" };
        Class[] clazzs = new Class[] { int.class };

        BulkBean bean = BulkBean.create(BulkSource.class, getter, setter, clazzs);
        BulkSource obj = new BulkSource();
        obj.setValue(1);

        Object[] objs = bean.getPropertyValues(obj);
        for (Object tmp : objs) {
            System.out.println(tmp);
        }
    }
}
class BulkSource {
    private int value;
    ..
}

// 反编译后的代码: 
 public void getPropertyValues(Object obj, Object aobj[])
    {
        BulkSource bulksource = (BulkSource)obj;
        aobj[0] = new Integer(bulksource.getValue());
    }
 

 

 

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)
  • ....
public class BeanMapTest {

    public static void main(String args[]) {
        // 初始化
        BeanMap map = BeanMap.create(new Pojo());
        // 构造
        Pojo pojo = new Pojo();
        pojo.setIntValue(1);
        pojo.setBigInteger(new BigInteger("2"));
        // 赋值
        map.setBean(pojo);
        // 验证
        System.out.println(map.get("intValue"));
        System.out.println(map.keySet());
        System.out.println(map.values());
    }
}

class Pojo {

    private int        intValue;
    private BigInteger bigInteger;
    .
}

//反编译代码查看:
//首先保存了所有的属性到一个set中
private static FixedKeySet keys = new FixedKeySet(new String[] {
        "bigInteger", "intValue"
    });
public Object get(Object obj, Object obj1)
    {
        (Pojo)obj;
        String s = (String)obj1;
        s;
        s.hashCode();
        JVM INSTR lookupswitch 2: default 72
    //                   -139068386: 40
    //                   556050114: 52;
           goto _L1 _L2 _L3
_L2:
        "bigInteger";
 //属性判断是否相等
        equals();
        JVM INSTR ifeq 73;
           goto _L4 _L5
_L5:
        break MISSING_BLOCK_LABEL_73;
_L4:
        getBigInteger();
        return;
_L3:

.

}

 

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。

 

BeanGenerator generator = new BeanGenerator();
generator.addProperty("intValue", int.class);
generator.addProperty("integer", Integer.class);
generator.addProperty("properties", Properties.class);
       
Class clazz = (Class) generator.createClass();
Object obj = generator.create();

PropertyDescriptor[] getters = ReflectUtils.getBeanGetters(obj.getClass());
for (PropertyDescriptor getter : getters) {
    Method write = getter.getWriteMethod();
    System.out.println(write.getName());
}

 

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。

public class FastClassTest {
    public static void main(String args[]) throws Exception {
        System.setProperty(DebuggingClassWriter.DEBUG_LOCATION_PROPERTY, "/home/ljh/cglib");

        FastClass clazz = FastClass.create(FastSource.class);
        // fast class反射调用
        FastSource obj = (FastSource) clazz.newInstance();
        clazz.invoke("setValue", new Class[] { int.class }, obj, new Object[] { 1 });
        clazz.invoke("setOther", new Class[] { int.class }, obj, new Object[] { 2 });

        int value = (Integer) clazz.invoke("getValue", new Class[] {}, obj, new Object[] {});
        int other = (Integer) clazz.invoke("getOther", new Class[] {}, obj, new Object[] {});
        System.out.println(value + " " + other);
        // fastMethod使用
        FastMethod setValue = clazz.getMethod("setValue", new Class[] { int.class });
        System.out.println("setValue index is : " + setValue.getIndex());

        FastMethod getValue = clazz.getMethod("getValue", new Class[] {});
        System.out.println("getValue index is : " + getValue.getIndex());

        FastMethod setOther = clazz.getMethod("setOther", new Class[] { int.class });
        System.out.println("setOther index is : " + setOther.getIndex());

        FastMethod getOther = clazz.getMethod("getOther", new Class[] {});
        System.out.println("getOther index is : " + getOther.getIndex());
        // 其他
        System.out.println("getDeclaredMethods : " + clazz.getJavaClass().getDeclaredMethods().length);
        System.out.println("getConstructors : " + clazz.getJavaClass().getConstructors().length);
        System.out.println("getFields : " + clazz.getJavaClass().getFields().length);
        System.out.println("getMaxIndex : " + clazz.getMaxIndex());
    }
}

class FastSource {
    private int value;
    private int other;

}

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
      public final int cal(int i, int j)
      {
              CGLIB$CALLBACK_1;
              if(CGLIB$CALLBACK_1 != null) goto _L2; else goto _L1
      _L1:
              JVM INSTR pop ;
              CGLIB$BIND_CALLBACKS(this);
              CGLIB$CALLBACK_1;
      _L2:
              loadObject(); //每次都进行调用
              (DefaultCalcService);
              i;
              j;
              cal(); //调用实现类的方法
              return;
          } 
               
  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
      public final int cal(int i, int j)
      {
          this;
          return ((DefaultCalcService)CGLIB$LOAD_PRIVATE_3()).cal(i, j);
      }

      private final synchronized Object CGLIB$LOAD_PRIVATE_3()
      {
              CGLIB$LAZY_LOADER_3; //保存的属性
              if(CGLIB$LAZY_LOADER_3 != null) goto _L2; else goto _L1
      _L1:
              JVM INSTR pop ;
              this;
              CGLIB$CALLBACK_3;
              if(CGLIB$CALLBACK_3 != null) goto _L4; else goto _L3
      _L3:
              JVM INSTR pop ;
              CGLIB$BIND_CALLBACKS(this);
              CGLIB$CALLBACK_3;
      _L4:
              loadObject();
              JVM INSTR dup_x1 ;
              CGLIB$LAZY_LOADER_3;
      _L2:
              return;
          }
  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

System.setProperty(DebuggingClassWriter.DEBUG_LOCATION_PROPERTY, "/home/ljh/cglib");
LogInteceptor logInteceptor = new LogInteceptor();
CalDispatcher calDispatcher = new CalDispatcher();
CalcProxyRefDispatcher calcProxyRefDispatcher = new CalcProxyRefDispatcher();
LazyLoaderCallback lazyLoaderCallback = new LazyLoaderCallback();

Enhancer enhancer = new Enhancer();
enhancer.setSuperclass(CalcService.class); //接口类
enhancer.setCallbacks(new Callback[] { logInteceptor, calDispatcher, calcProxyRefDispatcher,lazyLoaderCallback, NoOp.INSTANCE }); // callback数组
enhancer.setCallbackFilter(new CalcCallbackFilter()); // filter
CalcService service = (CalcService) enhancer.create();

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。

http://www.blogjava.net/agapple/archive/2010/11/01/336730.html

 

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