Java动态代理模式

0x00 前言

基础知识决定上层建筑，我计划是先把JavaWeb RCE漏洞相关的基础概念都总结一遍后，再开始复现学习一些RCE的漏洞文章。

0x01 代理模式

在学习Java动态代理模式之前，先了解一下什么是代理模式。

代理模式是一种结构型设计模式， 让你能够提供对象的替代品或其占位符。 代理控制着对于原对象的访问， 并允许在将请求提交给对象前后进行一些处理。

它的好处就是如果需要在类的主要业务逻辑前后执行一些工作， 你无需修改类就能完成这项工作。 由于代理实现的接口与原类相同， 因此你可将其传递给任何一个使用实际服务对象的客户端。

代理模式角色分为 3 种：

Subject（抽象主题角色）：定义代理类和真实主题的公共对外方法，也是代理类代理真实主题的方法；

RealSubject（真实主题角色）：真正实现业务逻辑的类；

Proxy（代理主题角色）：用来代理和封装真实主题；

代理模式的结构比较简单，其核心是代理类，为了让客户端能够一致性地对待真实对象和代理对象，在代理模式中引入了抽象层。

0x02 静态代理

有动态代理肯定就有静态代理，这里就先演示一下静态代理。

服务规范接口：

文件名：ITheServer.java

package top.sh1yan.Proxy;

public interface ITheServer {
    public void getServiceList();
}

服务器本身：

文件名：TheServer.java

package top.sh1yan.Proxy;

public class TheServer implements ITheServer {

    @Override
    public void getServiceList() {
        System.out.println("服务列表信息：[1,2,3]");
    }
}

代理服务器：

文件名：TheServerProxy.java

package top.sh1yan.Proxy;

public class TheServerProxy implements ITheServer {

    TheServer Ar1 = new TheServer();

    @Override
    public void getServiceList() {
        Ar1.getServiceList();
    }
}

客户机进行使用服务：

文件名：TestProxy.java

package top.sh1yan.Proxy;

public class TestProxy {
    public static void main(String[] args) {
        TheServerProxy Br1 = new TheServerProxy();
        Br1.getServiceList();
    }
}

输出结果：

服务列表信息：[1,2,3]

实现proxy类对服务器本身类的封装对于粒度的控制有着重要的意义。但是静态代理这个模式本身有个大问题，如果类方法数量越来越多的时候，代理类的代码量是十分庞大的。所以需要引入动态代理来解决此类问题。

0x03 动态代理

创建动态代理类会使用到 jav.lang.reflect.Proxy类和jav.lang.reflect.InvocationHandler 接口。

jav.lang.reflect.Proxy 主要用于生成动态代理类 Clas、创建代理类实例，该类实现了 jav.io.Serializable接口。

接着上面的静态代理案例，我们演示下动态代理dome：

服务规范接口：

文件名：ITheServer.java

package top.sh1yan.Proxy;

public interface ITheServer {
    public void getServiceList();
}

服务器本身：

文件名：TheServer.java

package top.sh1yan.Proxy;

public class TheServer implements ITheServer {

    @Override
    public void getServiceList() {
        System.out.println("服务列表信息：[1,2,3]");
    }
}

代理服务器：

文件名：ProxyHandler.java

package top.sh1yan.Proxy;

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
import java.util.Date;

public class ProxyHandler implements InvocationHandler {

    private Object tar; // 被代理的对象，实际的方法执行者

    public Object bind(Object tar){
        this.tar = tar;
        // 获取动态生成的代理类的对象须借助 Proxy 类的 newProxyInstance 方法
        // tar.getClass().getClassLoader()  // 获取对应的 ClassLoader
        // tar.getClass().getInterfaces()  // 获取所有接口的Class
        return Proxy.newProxyInstance(tar.getClass().getClassLoader(),tar.getClass().getInterfaces(),this);
    }

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        // 该抽象接口必须导入Method这个类
        Object result = null;
        System.out.println(String.format("[*] 运行开始时间为[%s]",new Date().getTime()));
        result = method.invoke(tar,args); // 调用 tar 的 method 方法
        System.out.println(String.format("[*] 运行结束时间为[%s]",new Date().getTime()));
        return result; // 返回方法的执行结果
    }
} 

客户机进行使用服务：

文件名：TestProxy.java

package top.sh1yan.Proxy;

public class TestProxy {
    public static void main(String[] args) {
        /**
        * 创建代理对象并使用过程：
        * a.JDK会通过根据传入的参数信息动态地在内存中创建和.class 文件等同的字节码
        * b.然后根据相应的字节码转换成对应的class，
        * c.然后调用newInstance()创建代理实例
        */
        ProxyHandler proxy = new ProxyHandler();
        ITheServer Cr1 = (ITheServer) proxy.bind(new TheServer());
        Cr1.getServiceList();
    }
}

输出结果：

[*] 运行开始时间为[1591931522467]
服务列表信息：[1,2,3]
[*] 运行结束时间为[1591931522482]

InvocationHandler 和 Proxy 的主要方法介绍如下：

java.lang.reflect.InvocationHandler：

Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) 定义了代理对象调用方法时希望执行的动作，用于集中处理在动态代理类对象上的方法调用

java.lang.reflect.Proxy：

static InvocationHandler getInvocationHandler(Object proxy) 用于获取指定代理对象所关联的调用处理器

static Class<?> getProxyClass(ClassLoader loader, Class<?>… interfaces) 返回指定接口的代理类

static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces, InvocationHandler h) 构造实现指定接口的代理类的一个新实例，所有方法会调用给定处理器对象的 invoke 方法

static boolean isProxyClass(Class<?> cl) 返回 cl 是否为一个代理类

Proxy.newProxyInstance() 方法创建动态代理。

newProxyInstance()方法有三个参数：

1、类加载器（ClassLoader）用来加载动态代理类。

2、一个要实现的接口的数组。

3、一个 InvocationHandler 把所有方法的调用都转到代理上。

0x04 动态代理调用过程

JDK动态代理执行方法调用的过程简图如下：

0x05 一些特性特点

1. JDK 动态代理只需要实现 InvocationHandler 接口，重写 invoke 方法便可以完成代理的实现;

2. jdk的代理是利用反射生成代理类 Proxyxx.class 代理类字节码，并生成对象;

3. jdk动态代理之所以只能代理接口是因为代理类本身已经extends了Proxy，而java是不允许多重继承的，但是允许实现多个接口;

4. JDK 动态代理是基于接口设计实现的，如果没有接口，会抛异常;

0x06 参考文章

[1] https://www.cnblogs.com/afanti/p/10199226.html

[2] https://www.zhihu.com/question/20794107

[3] https://wiki.jikexueyuan.com/project/java-reflection/java-dynamic.html

[4] http://laijianfeng.org/2018/12/Java-%E5%8A%A8%E6%80%81%E4%BB%A3%E7%90%86%E8%AF%A6%E8%A7%A3/