前言

一般常见的动态方法调用使用Reflection或者字节码生成技术。虽然JDK已对反射进行了优化但在追求性能的场景中仍然显得性能不佳。本文即是介绍一个面向程序员友好的字节码操作类库javassist。根据benchmark其展现的性能已几乎无异于直接调用。

开源地址：javassist，简单地看一下官方介绍：

Javassist 使 Java 字节码操作变得简单。它是一个用于在 Java 中编辑字节码的类库。它使 Java 程序可以在运行时定义新类，并在 JVM 加载它时修改类文件。与其他类似的字节码编辑器不同，Javassist 提供了两个级别的 API：源级别和字节代码级别。如果用户使用源代码级 API，则他们可以在不了解 Java 字节码规范的情况下编辑类文件。整个 API 仅使用 Java 语言的词汇表进行设计。您甚至可以以源文本的形式指定插入的字节码。Javassist 可以即时对其进行编译。另一方面，字节码级别的 API 允许用户像其他编辑器一样直接编辑类文件。

说得直白一点就是，我们可以通过它的API来生成我们想要的字节码。下面演示如何进行使用。

正文

生成

首先需要引入Jar包，仓库地址为：

<dependency><groupId>org.javassist</groupId><artifactId>javassist</artifactId><version>3.23.1-GA</version>
</dependency>

为了演示，我们直接创建一个main函数，用来构建一个不存在的对象。

public class JavassistInvoker {public static void main(String[] args) throws Exception {//创建类，这是一个单例对象ClassPool pool = ClassPool.getDefault();//我们需要构建的类CtClass ctClass = pool.makeClass("io.github.pleuvoir.prpc.invoker.Person");//新增字段CtField field$name = new CtField(pool.get("java.lang.String"), "name", ctClass);//设置访问级别field$name.setModifiers(Modifier.PRIVATE);//也可以给个初始值ctClass.addField(field$name, CtField.Initializer.constant("pleuvoir"));//生成get/set方法ctClass.addMethod(CtNewMethod.setter("setName", field$name));ctClass.addMethod(CtNewMethod.getter("getName", field$name));//新增构造函数//无参构造函数CtConstructor cons$noParams = new CtConstructor(new CtClass[]{}, ctClass);cons$noParams.setBody("{name = \"pleuvoir\";}");ctClass.addConstructor(cons$noParams);//有参构造函数CtConstructor cons$oneParams = new CtConstructor(new CtClass[]{pool.get("java.lang.String")}, ctClass);// $0=this  $1,$2,$3... 代表方法参数cons$oneParams.setBody("{$0.name = $1;}");ctClass.addConstructor(cons$oneParams);// 创建一个名为 print 的方法，无参数，无返回值，输出name值CtMethod ctMethod = new CtMethod(CtClass.voidType, "print", new CtClass[]{}, ctClass);ctMethod.setModifiers(Modifier.PUBLIC);ctMethod.setBody("{System.out.println(name);}");ctClass.addMethod(ctMethod);//当前工程的target目录final String targetClassPath = Thread.currentThread().getContextClassLoader().getResource("").toURI().getPath();//生成.class文件ctClass.writeFile(targetClassPath);}
}

可以看到生成的文件如下：

需要注意的是，如果我们大量地使用该方法生成类，可能会造成内存压力。因为ClassPool中存在哈希表用来缓存生成的CtClass对象。我们可以通过调用CtClass#detach()方法清除缓存。

到此为止，我们的文件是生成了。需要如何调用呢？难道是通过ClassLoader加载吗？接着往下看。

调用

反射调用

有两种常用的方式，调用toClass()方法或者读取.class文件。

修改如上的方法：

这里可以看到已经获得了我们期待的对象，但是由于我们编译器并无此对象所以不能完成强制转换。也就是说还得通过反射来调用。

也可以读取文件进行加载：

//如果生成的类没有放在classpath下需要自己指定类加载器加载的位置，否则加载不到。这里我们不需要设置
//  pool.appendClassPath(Thread.currentThread().getContextClassLoader().getResource("").toURI().getPath());
final CtClass loadCtClass = pool.get("io.github.pleuvoir.prpc.invoker.Person");
loadCtClass.toClass().newInstance();

注意：toClass不要重复调用。

以上两种形式都是通过反射调用，我们又不存在这样的实体。那么怎么样才能完成转换呢？聪明的小伙伴肯定想到了，那就是定义接口。生成后转换为接口就可以直接调用了。

OK，话不多说。我们先定义一个接口正好来演示一下使用javassist实现动态代理。

接口调用

在实现动态代理前，我们先来回顾一组静态代理。

我们先来定义目标接口，用来被代理。等会这也是我们程序强制转换的接口。

public interface HelloService {String sayHello(String name);
}

定义代理实现，传入接口实现类。

public class HelloServiceProxy implements  HelloService {private HelloService helloService;public HelloServiceProxy() {}public HelloServiceProxy(HelloService helloService) {this.helloService = helloService;}// 这里会做修改@Overridepublic String sayHello(String name) {System.out.println("静态代理前 ..");helloService.sayHello(name);System.out.println("静态代理后 ..");return name;}}

很简单，我们来测试一下：

public class ProxyTest {public static void main(String[] args) {final HelloServiceProxy serviceProxy = new HelloServiceProxy(new HelloService() {@Overridepublic String sayHello(String name) {System.out.println("目标接口实现：name=" + name);return "null";}});serviceProxy.sayHello("pleuvoir");}
}

输出的结果是：

静态代理前 ..
目标接口实现：name=pleuvoir
静态代理后 ..

不错，符合我们的预期。接下来我们就要开始生成真正的动态代理了。

先来思考一下，我们的静态代理是使用有参构造函数传入真正的实现类。如果我们动态生成的类去调用构造函数还是必须使用反射，所以我们增加一个新接口用来设置实现类。如下：

public interface IProxy {void setProxy(Object t);
}

我们期望生成的类是这样的：

public class HelloSericeProxyV2 implements IProxy, HelloService {private HelloService helloService;public HelloSericeProxyV2() {}@Overridepublic void setProxy(Object t) {this.helloService = (HelloService) t;}// 这里会做修改@Overridepublic String sayHello(String name) {System.out.println("静态代理前 ..");helloService.sayHello(name);System.out.println("静态代理后 ..");return name;}}

通过调用setProxy设置实现类，然后调用目标方法sayHello。获取到对象后可以分别转换为这两个接口进行方法调用。可能有的朋友会问，为什么void setProxy(Object t)不使用泛型。原因是对其支持不是很好，设置起来有点麻烦，所以就没设置。看一下具体的实现：

public class ProxyTest {public static void main(String[] args) throws Exception {//        final HelloServiceProxy serviceProxy = new HelloServiceProxy(new HelloService() {
//            @Override
//            public String sayHello(String name) {
//                System.out.println("目标接口实现：name=" + name);
//                return "null";
//            }
//        });
//
//        serviceProxy.sayHello("pleuvoir");//创建类，这是一个单例对象ClassPool pool = ClassPool.getDefault();pool.appendClassPath(Thread.currentThread().getContextClassLoader().getResource("").toURI().getPath());//我们需要构建的类CtClass ctClass = pool.makeClass("io.github.pleuvoir.prpc.invoker.HelloServiceJavassistProxy");//这个类实现了哪些接口ctClass.setInterfaces(new CtClass[]{pool.getCtClass("io.github.pleuvoir.prpc.invoker.HelloService"),pool.getCtClass("io.github.pleuvoir.prpc.invoker.IProxy")});//新增字段CtField field$name = new CtField(pool.get("io.github.pleuvoir.prpc.invoker.HelloService"), "helloService", ctClass);//设置访问级别field$name.setModifiers(Modifier.PRIVATE);ctClass.addField(field$name);//新增构造函数//无参构造函数CtConstructor cons$noParams = new CtConstructor(new CtClass[]{}, ctClass);cons$noParams.setBody("{}");ctClass.addConstructor(cons$noParams);//重写sayHello方方法，可以通过构造字符串的形式CtMethod m = CtNewMethod.make(buildSayHello(), ctClass);ctClass.addMethod(m);// 创建一个名为 setProxy 的方法CtMethod ctMethod = new CtMethod(CtClass.voidType, "setProxy",new CtClass[]{pool.getCtClass("java.lang.Object")}, ctClass);ctMethod.setModifiers(Modifier.PUBLIC);// // $0=this  $1,$2,$3... 代表方法参数ctMethod.setBody("{$0.helloService =   $1;}");ctClass.addMethod(ctMethod);ctClass.writeFile(Thread.currentThread().getContextClassLoader().getResource("").toURI().getPath());//获取实例对象final Object instance = ctClass.toClass().newInstance();System.out.println(Arrays.toString(instance.getClass().getDeclaredMethods()));//设置目标方法if (instance instanceof IProxy) {IProxy proxy = (IProxy) instance;proxy.setProxy(new HelloService() {@Overridepublic String sayHello(String name) {System.out.println("目标接口实现：name=" + name);return "null";}});}if (instance instanceof HelloService) {HelloService service = (HelloService) instance;service.sayHello("pleuvoir");}}private static String buildSayHello() {String methodString = "   public String sayHello(String name) {\n"+ "        System.out.println(\"静态代理前 ..\");\n"+ "        helloService.sayHello(name);\n"+ "        System.out.println(\"静态代理后 ..\");\n"+ "        return name;\n"+ "    }";return methodString;}
}