Java设计模式之动态代理

动态代理的意义在于生成一个占位(又称代理对象),来代理真实对象,从而控制真实对象的访问。

我们首先来谈谈什么是代理模式。假设客户带着需求去找公司,显然不会直接和软件工程师谈,而是和商务谈,此时客户会认为商务就代表公司,客户是通过商务去访问软件工程师的。我们就可以认为商务(代理对象)代理了软件工程师(真实对象),因此,代理的作用就是,在真实对象访问之前或者之后加入对应的逻辑,或者根据其他规则控制是否使用真实对象。

商务和软件工程师是代理和被代理的关系,客户是通过商务去访问软件工程师的。此时客户就是程序中的调用者,商务就是代理对象,软件工程师就是真实对象。我们需要在调用者调用对象之前产生一个代理对象,而这个代理对象需要和真实对象建立代理关系,所以代理必须分为两个步骤:

代理对象和真实对象建立代理关系

实现代理对象的代理逻辑方法

在Java中有多种动态代理技术,比如JDK、CGLIB、Javassist、ASM,其中最常用的动态代理技术有两种:一种是JDK动态代理,这是JDK自带的功能;另一种是CGLIB,这是第三方提供的一个技术。目前,Spring常用JDK和CGLIB,而MyBatis还使用了Javassist。(CGLIB的底层原理是ASM)

本文只讨论两种最常用的动态代理技术:JDK和CGLIB。在JDk动态代理中必须使用接口,而CGLIB不需要,所以使用CGLIB会更简单一点。下面依次讨论这两种技术。

一 . JDK动态代理

JDK动态代理是java.lang.reflect.*包提供的方式。它必须借助一个接口才能产生代理对象,所以先定义接口HelloWorld:

public interface HelloWorld {  

void sayHelloWorld();  

}  

然后提供实现类HelloWorldImpl来实现接口:

public class HelloWorldImpl implements HelloWorld {  

@Override  

public void sayHelloWorld(){  

System.out.println("Hello World");  

    }  

这是最简答的Java接口和实现类的关系,此时可以开始动态代理了。按照我们之前的分析,先要建立代理对象和真实对象的关系,然后实现代理逻辑,所以一共分为两个步骤。在JDK动态代理中,代理逻辑类必须去实现java.lang.reflect.InvocationHandler接口,它定义了一个invoke方法,并提供接口数组用于下挂代理对象。我们自己定义一个JDK动态代理的类:

public class MyJdkProxyExample implements InvocationHandler{  


/**

     * @description 真实对象

     */  

private Object target = null;  


/**

     * @author haozz

     * @date 2018-05-21 10:54

     * @param target 真实对象

     * @return 代理对象

     * @throws

     * @description 建立代理对象和真实对象的代理关系,并返回代理对象

     */  

public Object getProxy(Object target) {  

this.target = target;  

return Proxy.newProxyInstance(target.getClass().getClassLoader(),target.getClass().getInterfaces(),this);  

    }  


/**

     * @author haozz

     * @date 2018-05-21 11:09

     * @param proxy 代理对象

     * @param method 当前调度方法

     * @param args 当前方法参数

     * @return 代理结果

     * @throws Throwable 异常

     * @description 代理方法逻辑

     */  

@Override  

public Object invoke(Object proxy, Method method,Object [] args) throws Throwable{  

System.out.println("进入代理逻辑方法");  

System.out.println("在调度真实对象之前的服务");  

Object obj = method.invoke(target,args);//相当于调用sayHelloWorld方法  

System.out.println("在调度真实对象之后的服务");  

return obj;  

    }  

}  

第一步,通过getProxy()方法建立代理对象和真实对象的关系,并返回代理对象。首先用类的属性target保存了真实对象,然后通过Proxy.newProxyInstance()方法建立并生成代理对象,该方法中包含3个参数:

第1个是类加载器,这里采用了target本身的类加载器;

第2个是把生成的动态代理对象下挂在哪些接口下,这个写法就是放在target实现的接口下。HelloWorldImpl对象的接口显然就是HelloWorld,代理对象可以这样声明:HelloWorld proxy = xxxx;;

第3个是定义实现方法逻辑的代理类,this表示当前对象,它必须实现InvocationHandler接口的invoke方法,它就是代理逻辑方法的现实方法。

第二步,通过invoke方法实现代理逻辑方法。invoke方法的3个参数:

proxy,代理对象,就是getProxy方法生成的对象;

method,当前调度的方法;

args,当前调度方法的参数。

当我们使用了代理对象调度方法后,它就会进入到invoke方法里面。

Object obj = method.invoke(target,args);  

这行代码相当于调度真实对象的方法,只是通过反射实现。类比前面的例子,proxy相当于商务,target相当于软件工程师,getProxy方法就是建立商务和软件工程师之间的代理关系,invoke方法就是商务逻辑。

测试JDK动态代理:

@Test  

public void testJdkProxy(){  

MyJdkProxyExample jdkProxy =new MyJdkProxyExample();  

//绑定关系,因为挂在接口HelloWorld下,所以声明代理对象HelloWorld proxy  

HelloWorld proxy = (HelloWorld) jdkProxy.getProxy(new HelloWorldImpl());  

//此时HelloWorld对象已经是一个代理对象,它会进入代理的逻辑方法invoke里  

    proxy.sayHelloWorld();  

首先通过getProxy方法绑定了代理关系,然后在代理对象调度sayHelloWorld方法时进入了代理的逻辑,测试结果如下:

进入代理逻辑方法  

在调度真实对象之前的服务  

Hello World  

在调度真实对象之后的服务


此时,在调度打印Hello World之前和之后都可以加入相关的逻辑,甚至可以不调度Hello World的打印。

个人小结:JDK动态代理要求真实对象和代理对象之间是实现类和接口的关系,创建一个代理逻辑类实现InvocationHandler接口,其中getProxy方法用于生成代理对象,然后重写invoke方法。

二 . CGLIB动态代理

JDK动态代理必须提供接口才能使用,在一些不能提供接口的环境中,只能采用其他第三方技术,比如CGLIB动态代理,这里提供CGLIB动态代理的相关jar包,供学习和测试使用。它的优势在于不需要提供接口,只要一个非抽象类就能实现动态代理。

CGLIB原理:动态生成一个要代理类的子类,子类重写要代理的类的所有不是final的方法。在子类中采用方法拦截的技术拦截所有父类方法的调用,顺势织入横切逻辑。它比使用java反射的JDK动态代理要快。CGLIB底层:使用字节码处理框架ASM,来转换字节码并生成新的类。不鼓励直接使用ASM,因为它要求你必须对JVM内部结构包括class文件的格式和指令集都很熟悉。CGLIB缺点:对于final方法,无法进行代理。CGLIB广泛地被许多AOP的框架使用,例如Spring AOP和dynaop。Hibernate使用CGLIB来代理单端single-ended(多对一和一对一)关联。

我们以下面这个类为例:

public class ReflectServiceImpl {  

public void sayHello(String name){  

System.out.println("Hello "+name);  

    }  

}  

它不存在实现任何接口,所以不能使用JDK动态代理,这里采用CGLIB动态代理技术:

public class MyCglibProxyExample implements MethodInterceptor{  


/**

     * @author haozz

     * @date 2018-05-21 15:11

     * @param cls Class类

     * @return Class类的CGLIB对象

     * @throws

     * @description 生成CGLIB代理对象

     */  

public Object getProxy(Class cls){  

//CGLIB增强类对象  

Enhancer enhancer =new Enhancer();  

//设置增强类型  

        enhancer.setSuperclass(cls);  

//定义代理逻辑对象为当前对象,要求当前对象实现MethodInterceptor方法  

enhancer.setCallback(this);  

//生成并返回代理对象  

return enhancer.create();  

    }  


/**

     * @author haozz

     * @date 2018-05-21 15:17

     * @param proxy 代理对象

     * @param method 目标方法

     * @param args 目标方法参数

     * @param methodProxy 方法代理

     * @return 代理逻辑返回

     * @throws Throwable 异常

     * @description 代理逻辑方法

     */  

@Override  

public Object intercept(Object proxy, Method method, Object[] args, MethodProxy methodProxy)throws Throwable{  

System.out.println("调用真实对象前");  

//CGLIB反射调用真实对象方法  

        Object result = methodProxy.invokeSuper(proxy,args);  

System.out.println("调用真实对象后");  

return result;  

    }  

}  


这里用了CGLIB的加强者Enhancer(net.sf.sglib.proxy.Enhancer),通过设置超类的方法(setSuperclass),然后通过setCallback方法设置哪个类为它的代理类。其中,参数this表示当前对象,那就要求用this这个对象实现接口MethodInterceptor(net.sf.sglib.proxy.MethodInterceptor)的方法intercept,然后返回代理对象。那么此时当前类的intercept方法就是其代理逻辑方法,其参数内容见代码注解,我们在反射真实对象方法前后进行了打印,CGLIB是通过如下代码完成的:

Object result = methodProxy.invokeSuper(proxy,args);  


测试一下CGLIB动态代理:


@Test  

public void testCglibProxy(){  

MyCglibProxyExample cglibProxy =new MyCglibProxyExample();  

ReflectServiceImpl obj = (ReflectServiceImpl) cglibProxy.getProxy(ReflectServiceImpl.class);  

obj.sayHello("haozz");  

}  

得到结果:


调用真实对象前  

Hello haozz  

调用真实对象后 


个人小结:CGLIB动态代理相对简单一些,通过字节码技术为需要代理的类生成一个子类,它不需要提供接口,只需写一个代理逻辑类并实现MethodInterceptor接口,其中getProxy方法用于生成代理对象,然后重写intercept方法即可。

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