本篇文章为你整理了JAVA动态代理源码分析(java 动态代理 cglib)的详细内容,包含有java动态代理实现原理 java 动态代理 cglib java动态代理示例 java 动态代理通俗理解 JAVA动态代理源码分析,希望能帮助你了解 JAVA动态代理源码分析。
JAVA动态代理源码分析
动态代理简介 Proxy模式是常用的设计模式,其特征是代理类与委托类有同样的接口,代理类主要负责为委托类预处理消息、过滤消息、把消息转发给委托类,以及事后处理消息等。
用户可以更加结构图,自己编码完成Proxy模式。这种实现称为静态代理。
Java提供了java.lang.reflect.Proxy类与InvocationHandler接口,配合反射,可以实现动态代理。静态代理的代理类与代理操作,都是事先编码,运行过程种无法修改代理结构。动态代理的代理与代理操作,都是在运行过程中,动态生成,可以在运行过程中,修改代理结构,符合面向对象的开闭原则。
最最最主要的原因就是,在不改变目标对象方法的情况下对方法进行增强,比如,我们希望对方法的调用增加日志记录,或者对方法的调用进行拦截,等等…
动态代理用于将在不需要修改原代码的情况下进行代码的增加,spring中的AOP,事务,都是使用动态代理来实现的,我们天天都在使用动态代理只是自己不知道而已。
动态代理三大要素
需要定义一个接口
java动态代理类只能代理接口(不支持抽象类),如果没有接口就要使用cjlib
需要一个实现类继承这个接口
编写一个增强类实现 InvocationHandler接口
代理类都需要实现InvocationHandler接口的invoke方法
一个栗子先定义一个接口
定义一个海外代购的接口
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/** * 海外代购 */ public interface Buying public String buy();
编写一个实现类
实现类实现接口
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public class BuyingImpl implements Buying @Override public String buy() System.out.println( 开始逻辑处理 ); return 买了个锤子 ;
编写一个增将类
编写一个增强类,主要要包裹一个需要需要增强的对象也就是我们的BuyingImpl,并实现InvocationHandler接口,在invoke方法中写增强实现
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/** * 海外代购增强类 * 注意实现 InvocationHandler * 动态代理类只能代理接口(不支持抽象类),代理类都需要实现InvocationHandler类,实现invoke方法。 * 该invoke方法就是调用被代理接口的所有方法时需要调用的 。 */ public class BuingHandler implements InvocationHandler /** * 包裹一个需要增强的目标对象 */ private Object targetObject; public BuingHandler(Object targetObject) this.targetObject = targetObject; /** * 获取代理类 * * @return */ public Object getProxy() /** * 该方法用于为指定类装载器、一组接口及调用处理器生成动态代理类实例 * 第一个参数指定产生代理对象的类加载器,需要将其指定为和目标对象同一个类加载器 * 第二个参数要实现和目标对象一样的接口,所以只需要拿到目标对象的实现接口 * 第三个参数表明这些被拦截的方法在被拦截时需要执行哪个InvocationHandler的invoke方法 * 根据传入的目标返回一个代理对象 */ return Proxy.newProxyInstance(targetObject.getClass().getClassLoader(), targetObject.getClass().getInterfaces(), this); /** * 关联的这个实现类的方法被调用时将被执行 * InvocationHandler接口的方法 * * @param proxy 表示代理对象 * @param method 示原对象被调用的方法 * @param args 表示方法的参数 * @return 返回的是对象的一个接口 * @throws Throwable */ @Override public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable System.out.println( 前置增强 ); //反射调用原始的需要增强的方法 Object value = method.invoke(targetObject, args); System.out.println( 后置增强 ); return value;
这里面要注意 method 是我们需要增强的方法,args 是我们需要增强的参数数组
编写Main方法
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public static void main(String[] args) //创建BuingHandler 类 BuingHandler buingHandler = new BuingHandler(new BuyingImpl()); //获取代理对象 Buying buying = (Buying) buingHandler.getProxy(); //调用具体接口 String value = buying.buy(); System.out.println(value);
输出
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前置增强 开始逻辑处理 后置增强 买了个锤子
我们就这样实现了动态代理,我们没有修改原有代码的情况下做了增强
我们实现了 其那只以及后置增强
我们运行下看下接口对象
我们看到实际对象是$Proxy0,我们发现动态代理给我们换了一个对象,我们要研究下他是怎么实现的
源码实现
读源码首先找到入口,没有不得入口就像无头的苍蝇,苍蝇还不叮无缝的蛋呢
下面内容有点多,也有点绕,请跟着思路来一点点解析
1、首先找到入口
我们创建代理对象调用的是
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Proxy.newProxyInstance(targetObject.getClass().getClassLoader(), targetObject.getClass().getInterfaces(), this);
所以我们先从Proxy.newProxyInstance开始入手
2、newProxyInstance方法
进入newProxyInstance方法内部
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public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class ? [] interfaces, InvocationHandler h) throws IllegalArgumentException //增强实现不能为空,为空就抛出异常 Objects.requireNonNull(h); //对接口数组进行clone final Class ? [] intfs = interfaces.clone(); //进项权限检查 final SecurityManager sm = System.getSecurityManager(); if (sm != null) checkProxyAccess(Reflection.getCallerClass(), loader, intfs); /* * Look up or generate the designated proxy class. * ********核心代码入口*********** * 查找或者是生成一个特定的代理类对象 */ Class ? cl = getProxyClass0(loader, intfs); /* * Invoke its constructor with the designated invocation handler. * 使用指定的调用处理程序调用其构造函数 */ try if (sm != null) checkNewProxyPermission(Reflection.getCallerClass(), cl); // 从代理类对象中查找参数为InvocationHandler的构造器 final Constructor ? cons = cl.getConstructor(constructorParams); final InvocationHandler ih = h; // 检测构造器是否是Public修饰,如果不是则强行转换为可以访问的。 if (!Modifier.isPublic(cl.getModifiers())) AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction Void () public Void run() cons.setAccessible(true); return null; //通过反射,将h作为参数,实例化代理类,返回代理类实例。 return cons.newInstance(new Object[] h catch (IllegalAccessException InstantiationException e) throw new InternalError(e.toString(), e); catch (InvocationTargetException e) Throwable t = e.getCause(); if (t instanceof RuntimeException) throw (RuntimeException) t; else throw new InternalError(t.toString(), t); catch (NoSuchMethodException e) throw new InternalError(e.toString(), e);
上面代码的核心方法是
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Class ? cl = getProxyClass0(loader, intfs);
找到了核心方法继续深入
3、getProxyClass0方法入口
生成一个代理对象的方法
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/** * 生成一个代理对象 * Generate a proxy class. Must call the checkProxyAccess method * to perform permission checks before calling this. */ private static Class ? getProxyClass0(ClassLoader loader, Class ? ... interfaces) //接口数量不能大于65535 否则报错 具体为什么 不太清楚 if (interfaces.length 65535) throw new IllegalArgumentException( interface limit exceeded ); //根据类加载器生成代理字节码文件 // If the proxy class defined by the given loader implementing //如果接口存在缓存中们就从缓存中获取 // the given interfaces exists, this will simply return the cached copy; //否则,它将通过proxyClassFactory创建代理类 // otherwise, it will create the proxy class via the ProxyClassFactory return proxyClassCache.get(loader, interfaces);
这一段代码是从缓存中获取代理对象,核心的代码还在里面 proxyClassCache.get(loader, interfaces);
因为 proxyClassCache 是一个WeakCache 的类,所以我们先来学习下WeakCache
4、WeakCache类WeakCache 方法声明在这个方法中,是直接从一个叫proxyClassCache缓存中读取的,来看一下这个缓存的声明:
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/** * a cache of proxy classes * 缓存代理的class字节码文件,如果没有则使用ProxyClassFactory创建 */ private static final WeakCache ClassLoader, Class ? [], Class ? proxyClassCache = new WeakCache (new KeyFactory(), new ProxyClassFactory());
里涉及到三个类:WeakCache,KeyFactory,ProxyClassFactory,其中后面两个类都是Proxy类的静态内部类,从类名可以大概猜测到,keyFactory是用来生产key的,ProxyClassFactory是用来生产代理类对象的,这个稍后会提到。
WeakCache类的大概结构
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final class WeakCache K, P, V private final ReferenceQueue K refQueue = new ReferenceQueue (); // the key type is Object for supporting null key // key的类型为Object,支持null key,这里的null key并不是真的可以使用null最为key,而是一个new Objdec()对象实例。ConcurrentHashMap,不允许键或值null,而HashMap可以。ConcurrentHashMap是线程安全的,HashMap不是。 private final ConcurrentMap Object, ConcurrentMap Object, Supplier V map = new ConcurrentHashMap (); private final ConcurrentMap Supplier V , Boolean reverseMap = new ConcurrentHashMap (); private final BiFunction K, P, ? subKeyFactory; private final BiFunction K, P, V valueFactory; // 构造方法 public WeakCache(BiFunction K, P, ? subKeyFactory, BiFunction K, P, V valueFactory) this.subKeyFactory = Objects.requireNonNull(subKeyFactory); this.valueFactory = Objects.requireNonNull(valueFactory); //核心入口方法 我们接下来介绍这个类 public V get(K key, P parameter) ...
上面的源代码中写明,代理对象的核心方法是get , 我们结合上下文 发现 key是loader 类加载器,parameter是接口数组interfaces
5、proxyClassCache.get
这个对象是从缓存中获取字节码对象,key是接口,value是对象的字节码文件,如果给定的接口存在则返回字节码文件,如果不存在则调用proxyClassFactory创建代理类进行创建
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/** * return proxyClassCache.get(loader, interfaces); * p * 获取代理对象的核心方法 * * @param key 类加载器 loader * @param parameter 接口的数组 interfaces * @return */ public V get(K key, P parameter) //接口数组不能为空,否则抛出异常 Objects.requireNonNull(parameter); // 删除过时的条目 expungeStaleEntries(); // 生成缓存key对象实例,如果key = null,cacheKey = new Object(); Object cacheKey = WeakCache.CacheKey.valueOf(key, refQueue); // lazily install the 2nd level valuesMap for the particular cacheKey // 从缓存map中读取指定cacheKey的缓存数据valuesMap ConcurrentMap Object, Supplier V valuesMap = map.get(cacheKey); if (valuesMap == null) //如果valuesMap为null,则新增 // putIfAbsent方法解释:如果值存在则返回值,并且不对原来的值做任何更改,如果不存在则新增,并返回null //map.putIfAbsent 是map中新增的一个方法 存在则返回,不存在put然后在返回 ConcurrentMap Object, Supplier V oldValuesMap = map.putIfAbsent(cacheKey, valuesMap = new ConcurrentHashMap ()); //赋值 if (oldValuesMap != null) valuesMap = oldValuesMap; // create subKey and retrieve the possible Supplier V stored by that // subKey from valuesMap //获取subKey,这里用到了上面提到的Proxy的静态内部类 KeyFactory:subKeyFactory.apply(ket,parameter) Object subKey = Objects.requireNonNull(subKeyFactory.apply(key, parameter)); // 从valuesMap中获取supplier Supplier V supplier = valuesMap.get(subKey); WeakCache.Factory factory = null; while (true) if (supplier != null) // supplier might be a Factory or a CacheValue V instance // 4、从工厂中获取代理类对象 V value = supplier.get(); if (value != null) //5、返回 return value; // else no supplier in cache // or a supplier that returned null (could be a cleared CacheValue // or a Factory that wasn t successful in installing the CacheValue) // lazily construct a Factory //1、实例化工厂 if (factory == null) factory = new WeakCache.Factory(key, parameter, subKey, valuesMap); if (supplier == null) //2、将supplier保存到valuesMap中 supplier = valuesMap.putIfAbsent(subKey, factory); if (supplier == null) // successfully installed Factory // 3、赋值 supplier = factory; // else retry with winning supplier else //如果subKey和supplier都匹配则则将supplier替换为新生成的factory if (valuesMap.replace(subKey, supplier, factory)) // successfully replaced // cleared CacheEntry / unsuccessful Factory // with our Factory //替换成功赋值 supplier = factory; else // retry with current supplier //使用当前的supplier进行重试 supplier = valuesMap.get(subKey);
因为程序中Proxy.newProxyInstance是第一次执行,所以while循环开始的时候,supplier,valuesMap都是null。在这个前提下,我为代码的执行顺序做了一个编号,从1-5执行。
可以看到第5步,也就是源代码的第47行将结果返回,那么,代理类对象就是在第4步,也就是第43行生成的。而且也可以从第3步,也就是第65行发现supplier就是factory。
那么接下来,就分析一下Factory.get方法。
6、Factory.get方法Factory类是WeakCache的内部类。这个类中除去构造方法外,就是get方法了,下面是这个代码的实现:
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/** * Factory 实现类Supplier 接口 */ private final class Factory implements Supplier V //类加载器 loader private final K key; 接口的数组 interfaces private final P parameter; //这里的subkey 就是上面的 KeyFactory 可以会看 WeakCache 方法声明 private final Object subKey; //提供者的MAP key是KeyFactory ,value 是 Factory 本身 private final ConcurrentMap Object, Supplier V valuesMap; //构造方法 Factory(K key, P parameter, Object subKey, ConcurrentMap Object, Supplier V valuesMap) this.key = key; this.parameter = parameter; this.subKey = subKey; this.valuesMap = valuesMap; @Override public synchronized V get() // serialize access // re-check //检查 如果 supplier不是自己 返回 Supplier V supplier = valuesMap.get(subKey); if (supplier != this) // something changed while we were waiting: // might be that we were replaced by a CacheValue // or were removed because of failure - // return null to signal WeakCache.get() to retry // the loop return null; // else still us (supplier == this) // create new value //定义一个新的对象 V value = null; try /** * valueFactory就是WeakCache的valueFactory属性,因为Factory是WeakCache的内部类,所以可以直接访问WeakCache的valueFactory属性 * 我们可以回去看看第四第五 proxyClassCache.get 以及 WeakCache 的简单结构 注意valueFactory 发现就是 ProxyClassFactory * 就在这一步生成了 代理对象 */ value = Objects.requireNonNull(valueFactory.apply(key, parameter)); finally if (value == null) // remove us on failure valuesMap.remove(subKey, this); // the only path to reach here is with non-null value //校验对象不为空 assert value != null; // wrap value with CacheValue (WeakReference) WeakCache.CacheValue V cacheValue = new WeakCache.CacheValue (value); // put into reverseMap //缓存代理对象 reverseMap.put(cacheValue, Boolean.TRUE); // try replacing us with CacheValue (this should always succeed) //并将valuesMap替换为最新生成的对象 if (!valuesMap.replace(subKey, this, cacheValue)) throw new AssertionError( Should not reach here ); // successfully replaced us with new CacheValue - return the value // wrapped by it //返回对象 return value;
我们核心注意的是
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value = Objects.requireNonNull(valueFactory.apply(key, parameter));
这里的valueFactory就是Proxy的静态内部类ProxyClassFactory,上面也提到过,那么就接着分析ProxyClassFactory的apply方法吧。
7、ProxyClassFactory.apply方法
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/** * 一个利用给定的类加载器和接口类数组生成,定义并返回代理类对象的工厂方法 * A factory function that generates, defines and returns the proxy class given * the ClassLoader and array of interfaces. */ private static final class ProxyClassFactory implements BiFunction ClassLoader, Class ? [], Class ? // prefix for all proxy class names //所有代理类对象的前缀 这个就回答了为什么代理类都带有$Proxy private static final String proxyClassNamePrefix = $Proxy ; // next number to use for generation of unique proxy class names //用于生成唯一代理类名称的下一个数字 private static final AtomicLong nextUniqueNumber = new AtomicLong(); /** * 开始我们的核心方法apply * @param loader 类加载器 * @param interfaces 接口数组 * @return */ @Override public Class ? apply(ClassLoader loader, Class ? [] interfaces) Map Class ? , Boolean interfaceSet = new IdentityHashMap (interfaces.length); //接口校验循环 for (Class ? intf : interfaces) /* * Verify that the class loader resolves the name of this * interface to the same Class object. */ Class ? interfaceClass = null; try //加载接口类,获得接口类的类对象,第二个参数为false表示不进行实例化 interfaceClass = Class.forName(intf.getName(), false, loader); catch (ClassNotFoundException e) //进行校验 if (interfaceClass != intf) throw new IllegalArgumentException( intf + is not visible from class loader ); /* * Verify that the Class object actually represents an * interface. * 验证是否是接口 不是接口报错 */ if (!interfaceClass.isInterface()) throw new IllegalArgumentException( interfaceClass.getName() + is not an interface ); /* * Verify that this interface is not a duplicate. * 验证此接口不是重复的,重复的就报错 */ if (interfaceSet.put(interfaceClass, Boolean.TRUE) != null) throw new IllegalArgumentException( repeated interface: + interfaceClass.getName()); //代理类的包名 String proxyPkg = null; // package to define proxy class in //访问权限 int accessFlags = Modifier.PUBLIC Modifier.FINAL; /* * Record the package of a non-public proxy interface so that the * proxy class will be defined in the same package. Verify that * all non-public proxy interfaces are in the same package. */ for (Class ? intf : interfaces) int flags = intf.getModifiers(); //如果接口是public就跳过 我们的接口基本上不会走这里 if (!Modifier.isPublic(flags)) accessFlags = Modifier.FINAL; String name = intf.getName(); int n = name.lastIndexOf( . ); String pkg = ((n == -1) ? : name.substring(0, n + 1)); if (proxyPkg == null) proxyPkg = pkg; else if (!pkg.equals(proxyPkg)) throw new IllegalArgumentException( non-public interfaces from different packages ); if (proxyPkg == null) // if no non-public proxy interfaces, use com.sun.proxy package //如果没有public的接口 就是用 com.sun.proxy 的包前缀 //类似于com.sun.proxy.$Proxy0 proxyPkg = ReflectUtil.PROXY_PACKAGE + . ; /* * Choose a name for the proxy class to generate. * 生成代理类的类名 */ //生成代理类的序号 long num = nextUniqueNumber.getAndIncrement(); //生成代理类的完全限定名 String proxyName = proxyPkg + proxyClassNamePrefix + num; /* * Generate the specified proxy class. * 生成代理类class文件 * 这个是生成的核心方法 */ byte[] proxyClassFile = ProxyGenerator.generateProxyClass( proxyName, interfaces, accessFlags); try //返回代理类对象 return defineClass0(loader, proxyName, proxyClassFile, 0, proxyClassFile.length); catch (ClassFormatError e) /* * A ClassFormatError here means that (barring bugs in the * proxy class generation code) there was some other * invalid aspect of the arguments supplied to the proxy * class creation (such as virtual machine limitations * exceeded). */ throw new IllegalArgumentException(e.toString());
在代码的第111行,生成了代理类的class文件,并且在115行返回了我们需要的代理类对象。那么怎么找到这个生成的代理类class文件呢?
到这里 我们就跟完了动态代理的核心流程,我们解释了为什么 代理类都带有$Proxy,以及后面的序号是怎么来的。
生成代码的核心代码是
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byte[] proxyClassFile = ProxyGenerator.generateProxyClass( proxyName, interfaces, accessFlags);
ProxyGenerator是根据代理名称接口生成代理类的核心代码,我们就不跟进去了,以后有时间再进去,里面都是字节码操作的知识了,也是在sun.misc包下,一般是不开源的,如果需要可以去下载sun包的源码,1.8之后就不开源了。
查看生成的代理类我们上面最终跟到了ProxyGenerator类,ProxyGenerator是生成字节码文件的核心代码,我们想看下生成的字节码怎么办呢,我们自己去生成并且输出出来。
看代码
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//生成代理字节码数组文件 传入一个接口数组 byte[] proxyClassFile = ProxyGenerator.generateProxyClass( com.sun.proxy , new Class[] Buying.class , 1); //将字节数组转换成class文件并输出到本地 FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File( d:/com.sun.proxy.class )); fos.write(proxyClassFile); fos.flush(); fos.close();
我们反编译以下 com.sun.proxy.class
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//继承了Proxy类,实现了Buying接口 public class proxy extends Proxy implements Buying private static Method m1; private static Method m2; private static Method m3; private static Method m0; //构造方法,直接调用了父类,也就是Proxy的构造方法,参数paramInvocationHandler就是我们的BuingHandler实例化对象handler public proxy(InvocationHandler paramInvocationHandler) super(paramInvocationHandler); /** * 实现equals 方法 * @param var1 * @return */ public final boolean equals(Object var1) try return (Boolean)super.h.invoke(this, m1, new Object[] var1 catch (RuntimeException Error var3) throw var3; catch (Throwable var4) throw new UndeclaredThrowableException(var4); /** * 实现toString方法 * @return */ public final String toString() try return (String)super.h.invoke(this, m2, (Object[])null); catch (RuntimeException Error var2) throw var2; catch (Throwable var3) throw new UndeclaredThrowableException(var3); //实现了Buying 接口的 buy public final String buy() try /** * 这里的h就是我们的BuingHandler 实例 * 调用 父类 Proxy 里面我们传入的 BuingHandler 对象 */ return (String)super.h.invoke(this, m3, (Object[])null); catch (RuntimeException Error var2) throw var2; catch (Throwable var3) throw new UndeclaredThrowableException(var3); /** * 实现了hashCode方法 * @return */ public final int hashCode() try return (Integer)super.h.invoke(this, m0, (Object[])null); catch (RuntimeException Error var2) throw var2; catch (Throwable var3) throw new UndeclaredThrowableException(var3); //静态代码块,做初始化操作 static try //通过反射,获取Object对象方法对象的equals 方法 m1 = Class.forName( java.lang.Object ).getMethod( equals , Class.forName( java.lang.Object )); //通过反射,获取Object对象方法对象的toString 方法 m2 = Class.forName( java.lang.Object ).getMethod( toString ); //通过反射,获取Buying对象方法对象的buy 方法 m3 = Class.forName( com.test.proxy.Buying ).getMethod( buy ); //通过反射,获取Object对象方法对象的hashCode 方法 m0 = Class.forName( java.lang.Object ).getMethod( hashCode ); catch (NoSuchMethodException var2) throw new NoSuchMethodError(var2.getMessage()); catch (ClassNotFoundException var3) throw new NoClassDefFoundError(var3.getMessage());
代理类实例化的代码是:cons.newInstance(new Object[]{h})。这里是通过反射调用代理类对象的构造方法,传入了参数h(我们的BuingHandler实例化对象handler)。
这个构造方法,就是上述反编译代码里的构造方法,而上述反编译代码里的构造方法调用了Proxy类的构造方法,来看一下Proxy类的构造方法:
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protected InvocationHandler h; protected Proxy(InvocationHandler h) Objects.requireNonNull(h); this.h = h;
这里将我们传入的handler直接赋值给了InvocationHandler h。上述反编译代码中的super.h 就是我们传入的handler。
所以proxy.buy();方法在执行的时候会去调用BuingHandler类的invoke方法。
好了到这里我们的源码解析已经完了。
以上就是JAVA动态代理源码分析(java 动态代理 cglib)的详细内容,想要了解更多 JAVA动态代理源码分析的内容,请持续关注盛行IT软件开发工作室。
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