1. 概述
当我们使用动态代理时，JDK会动态生成一个$Proxy类。通常，这个$Proxy类的全限定类名有点类似于com.sun.proxy.$Proxy0。正如Java文档所述，“$Proxy”是代理类的保留名称前缀。
在本教程中，我们将探索这个$Proxy类。
2. $Proxy类
在开始之前，我们先来区分一下java.lang.reflect.Proxy类和$Proxy类，java.lang.reflect.Proxy是JDK内置类，而$Proxy类则是在运行时动态生成的。从类层次结构来看，$Proxy类继承自java.lang.reflect.Proxy类。
2.1 动态代理示例
为了有讨论的基础，我们定义两个接口：BasicOperation和AdvancedOperation。BasicOperation接口包含add和subtract方法：
public interface BasicOperation {
int add(int a, int b);
int subtract(int a, int b);
}
并且，AdvancedOperation接口具有multiply和divide方法：
public interface AdvancedOperation {
int multiply(int a, int b);
int divide(int a, int b);
}
为了获取新生成的代理类-$Proxy类，我们可以调用Proxy::getProxyClass方法：
ClassLoader classLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
Class<?>[] interfaces = {BasicOperation.class, AdvancedOperation.class};
Class<?> proxyClass = Proxy.getProxyClass(classLoader, interfaces);
但是上述proxyClass只存在于正在运行的JVM中，我们无法直接查看其类成员。
2.2 转储$Proxy类
为了仔细检查这个$Proxy类，我们最好将其转储到磁盘。使用Java 8时，我们可以在命令行上指定“sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles”选项：
-Dsun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles=true
或者我们可以通过调用System::setProperty方法来设置此选项：
System.setProperty("sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles", "true");
在Java 9及更高版本中，我们应该改用“jdk.proxy.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles”选项。为什么会有这样的区别？因为Java模块系统，ProxyGenerator类的包发生了变化。在Java 8中，ProxyGenerator位于“sun.misc”包中；但是，从Java 9开始，ProxyGenerator已移至“java.lang.reflect”包中。
如果我们仍然不知道哪个选项合适，我们可以查找ProxyGenerator类的saveGeneratedFiles字段来确定正确的选项。
这里要注意：ProxyGenerator类只读取该属性一次，这意味着在JVM显式或隐式生成任何$Proxy类后，System::setProperty方法将不起作用。具体来说，调用Proxy::getProxyClass或Proxy::newProxyInstance方法将显式生成$Proxy类。另一方面，当我们读取注解时，特别是在单元测试框架内，JVM将隐式或自动生成$Proxy类来表示注解实例。
转储的类文件的具体位置与其完全限定类名直接相关，例如，如果新生成的类名为“com.sun.proxy.$Proxy0”，则转储的类文件将在当前目录中为“com/sun/proxy/$Proxy0.class”：
2.3 $Proxy类的成员
现在，是时候检查这个生成的$Proxy类的类成员了。
我们先来看一下类的层次结构，$Proxy0类的超类是java.lang.reflect.Proxy，这隐含地解释了为什么动态代理只支持接口。此外，$Proxy0类实现了我们之前定义的BasicOperation和AdvancedOperation接口：
public final class $Proxy0 extends Proxy implements BasicOperation, AdvancedOperation
为了便于阅读，我们将$Proxy0类的字段名称更改为更有意义的名称。hashCodeMethod、equalsMethod和toStringMethod字段可追溯到Object类；addMethod和subtractMethod字段与BasicOperation接口相关；multiplyMethod和divideMethod字段映射到AdvanceOperation接口：
private static Method hashCodeMethod;
private static Method equalsMethod;
private static Method toStringMethod;
private static Method addMethod;
private static Method subtractMethod;
private static Method multiplyMethod;
private static Method divideMethod;
最后，$Proxy0类中定义的方法遵循相同的逻辑：它们的所有实现都委托给InvocationHandler::invoke方法。并且，$Proxy0类将从其构造函数中获取一个InvocationHandler实例：
public $Proxy0(InvocationHandler handler) {
super(handler);
}
public final int hashCode() {
try {
return (Integer) super.h.invoke(this, hashCodeMethod, (Object[]) null);
}
catch (RuntimeException | Error ex1) {
throw ex1;
}
catch (Throwable ex2) {
throw new UndeclaredThrowableException(ex2);
}
}
3. 代理如何工作
了解完$Proxy类本身之后，我们再进一步了解一下$Proxy类是如何生成的，又是如何加载$Proxy类的。关键的逻辑就在java.lang.reflect.Proxy和ProxyGenerator这两个类中。
随着新Java版本的发布，Proxy和ProxyGenerator类的实现细节也在不断发展。粗略地说，ProxyGenerator负责生成$Proxy类的字节数组，而Proxy类负责将此字节数组加载到JVM中。
现在，我们使用Java 8、Java 11和Java 17进行讨论，因为它们是LTS(长期支持)版本。
3.1 Java 8
在Java 8中，我们可以用五个步骤来描述$Proxy类的生成过程：
Proxy::getProxyClass或Proxy::newProxyInstance方法是我们的起点-两者都会调用Proxy::getProxyClass0方法。而且，Proxy::getProxyClass0方法是私有方法，会进一步调用ProxyClassFactory::apply方法。
ProxyClassFactory是Proxy类中定义的静态嵌套类，并且，它的apply方法确定即将创建的类的包名称、类名称和访问标志。然后，apply方法将调用ProxyGenerator::generateProxyClass方法。
在Java 8中，ProxyGenerator类是“sun.misc”包中定义的公共类。自Java 9以来，它已迁移到“java.lang.reflect”包。并且，generateProxyClass方法将创建一个ProxyGenerator实例，调用其generateClassFile方法(其职责是生成字节码)，可选地转储类文件，并返回生成的字节数组。
字节码生成成功后，Proxy::defineClass0方法负责将该字节数组加载到正在运行的JVM中。最终，我们得到一个动态生成的$Proxy类。
3.2 Java 11
与Java 8版本相比，Java 11引入了三个主要变化：
- Proxy类添加了一个新的getProxyConstructor方法和一个静态嵌套的ProxyBuilder类
- 对于Java模块系统，ProxyGenerator已迁移到“java.lang.reflect”包并成为包私有类
- 为了将生成的字节数组加载到JVM中，Unsafe::defineClass开始发挥作用
3.3 Java 17
与Java 11版本相比，Java 17主要有两点变化：
- 从实现角度来看，ProxyGenerator类利用JDK内置的ASM进行字节码生成
- JavaLangAccess::defineClass方法负责将生成的字节码加载到JVM中
4. 使用代理注解
在Java中，注解类型是一种特殊的接口类型。但是，我们可能想知道如何创建注解实例。其实，我们不需要。当我们使用Java反射API读取注解时，JVM会动态生成一个$Proxy类作为注解类型的实现：
FunctionalInterface instance = Consumer.class.getDeclaredAnnotation(FunctionalInterface.class);
Class<?> clazz = instance.getClass();
boolean isProxyClass = Proxy.isProxyClass(clazz);
assertTrue(isProxyClass);
在上面的代码片段中，我们使用Consumer类来获取其FunctionalInterface实例，然后获取该实例的类，最后使用Proxy::isProxyClass方法检查该类是否是$Proxy类。
5. 总结
在本教程中，我们首先介绍了一个动态代理示例，然后转储了生成的$Proxy类并检查了其成员。更进一步，我们解释了Proxy和ProxyGenerator类如何协同工作以在不同的Java版本中生成和加载$Proxy类。最后，我们提到注解类型也是使用$Proxy类实现的。
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