前言
今天Carson来全面总结最常用的设计模式 - 代理模式中的动态代理模式
其他设计模式介绍
这是一份全面 & 详细的设计模式学习指南
Carson带你学设计模式：单例模式（Singleton）
Carson带你学设计模式：简单工厂模式（SimpleFactoryPattern）
Carson带你学设计模式：工厂方法模式（Factory Method）
Carson带你学设计模式：抽象工厂模式（Abstract Factory）
Carson带你学设计模式：策略模式（Strategy Pattern）
Carson带你学设计模式：适配器模式（Adapter Pattern）
Carson带你学设计模式：静态代理模式（Proxy Pattern）
Carson带你学设计模式：动态代理模式（Proxy Pattern）
Carson带你学设计模式：模板方法模式（Template Method）
Carson带你学设计模式：建造者模式（Builder Pattern）
Carson带你学设计模式：外观模式（Facade Pattern）
Carson带你学设计模式：观察者模式（Observer）
目录
示意图
1. 为什么要使用动态代理
1.1 背景
代理模式中的静态代理模式存在一些特点：
- 1个静态代理 只服务1种类型的目标对象
- 若要服务多类型的目标对象，则需要为每种目标对象都实现一个静态代理对象
关于静态代理模式可以看文章：Carson带你学设计模式：静态代理模式（Proxy Pattern）
1.2 冲突
在目标对象较多的情况下，若采用静态代理，则会出现 静态代理对象量多、代码量大，从而导致代码复杂的问题
1.3 解决方案
采用 动态代理模式。
2. 动态代理模式介绍
2.1 实现原理
- 设计动态代理类（
DynamicProxy）时，不需要显式实现与目标对象类（RealSubject）相同的接口，而是将这种实现推迟到程序运行时由JVM来实现
- 即：在使用时再创建动态代理类 & 实例
- 静态代理则是在代理类实现时就指定与目标对象类（
RealSubject）相同的接口
- 通过
Java反射机制的method.invoke（），通过调用动态代理类对象方法，从而自动调用目标对象的方法
2.2 优点
- 只需要1个动态代理类就可以解决创建多个静态代理的问题，避免重复、多余代码
- 更强的灵活性
- 设计动态代理类（
DynamicProxy）时，不需要显式实现与目标对象类（RealSubject）相同的接口，而是将这种实现推迟到程序运行时由JVM来实现- 在使用时（调用目标对象方法时）才会动态创建动态代理类 & 实例，不需要事先实例化
2.3 缺点
- 效率低
相比静态代理中 直接调用目标对象方法，动态代理则需要先通过Java反射机制 从而 间接调用目标对象方法 - 应用场景局限
因为 Java 的单继承特性（每个代理类都继承了 Proxy 类），即只能针对接口 创建 代理类，不能针对类 创建代理类
即只能动态代理 实现了接口的类
2.4 应用场景
- 基于静态代理应用场景下，需要代理对象数量较多的情况下使用动态代理
-
AOP领域
- 定义：即
Aspect Oriented Programming= 面向切面编程，是OOP的延续、函数式编程的一种衍生范型- 作用：通过预编译方式和运行期动态代理实现程序功能的统一维护。
- 优点：降低业务逻辑各部分之间的耦合度 、 提高程序的可重用性 & 提高了开发的效率
- 具体应用场景：日志记录、性能统计、安全控制、异常处理等
2.5 与静态代理模式的区别
示意图
3. 具体应用
接下来，我将用1个具体实例来对 动态代理模式 进行更深一步的介绍
3.1 实例概况
- 背景：小成 希望买一台最新的顶配
Mac电脑；小何希望买一台iPhone - 冲突：国内还没上，只有美国才有
- 解决方案：寻找一个代购一起进行购买
- 即1个代购（动态代理对象）同时 代替 小成 & 小何（目标对象） 去买Mac（间接访问的操作）
- 该代购是代购任何商品 = 什么人有什么需求就会去代购任何东西（动态代理）
3.2 使用步骤
- 声明 调用处理器类
- 声明目标对象类的抽象接口
- 声明目标对象类
- 通过动态代理对象，调用目标对象的方法
3.3 步骤详解
步骤1： 声明 调用处理器类
DynamicProxy.java
<-- 作用 -->
// 1. 生成 动态代理对象
// 2. 指定 代理对象运行目标对象方法时需要完成的 具体任务
// 注：需实现InvocationHandler接口 = 调用处理器 接口
// 所以称为 调用处理器类
public class DynamicProxy implements InvocationHandler {
// 声明代理对象
// 作用：绑定关系，即关联到哪个接口（与具体的实现类绑定）的哪些方法将被调用时，执行invoke（）
private Object ProxyObject;
public Object newProxyInstance(Object ProxyObject){
this.ProxyObject =ProxyObject;
return Proxy.newProxyInstance(ProxyObject.getClass().getClassLoader(),
ProxyObject.getClass().getInterfaces(),this);
// Proxy类 = 动态代理类的主类
// Proxy.newProxyInstance（）作用：根据指定的类装载器、一组接口 & 调用处理器 生成动态代理类实例，并最终返回
// 参数说明：
// 参数1：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
// 参数2：指定目标对象的实现接口
// 即要给目标对象提供一组什么接口。若提供了一组接口给它，那么该代理对象就默认实现了该接口，这样就能调用这组接口中的方法
// 参数3：指定InvocationHandler对象。即动态代理对象在调用方法时，会关联到哪个InvocationHandler对象
}
// 复写InvocationHandler接口的invoke（）
// 动态代理对象调用目标对象的任何方法前，都会调用调用处理器类的invoke（）
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
// 参数说明：
// 参数1：动态代理对象（即哪个动态代理对象调用了method（）
// 参数2：目标对象被调用的方法
// 参数3：指定被调用方法的参数
throws Throwable {
System.out.println("代购出门了");
Object result = null;
// 通过Java反射机制调用目标对象方法
result = method.invoke(ProxyObject, args);
return result;
}
}
步骤2： 声明目标对象的抽象接口
Subject.java
public interface Subject {
// 定义目标对象的接口方法
// 代购物品
public void buybuybuy();
}
步骤3： 声明目标对象类
Buyer1.java
// 小成，真正的想买Mac的对象 = 目标对象 = 被代理的对象
// 实现抽象目标对象的接口
public class Buyer1 implements Subject {
@Override
public void buybuybuy() {
System.out.println("小成要买Mac");
}
}
Buyer2.java
// 小何，真正的想买iPhone的对象 = 目标对象 = 被代理的对象
// 实现抽象目标对象的接口
public class Buyer2 implements Subject {
@Override
public void buybuybuy() {
System.out.println("小何要买iPhone");
}
}
步骤4： 通过动态代理对象，调用目标对象的方法
MainActivity.java
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
// 1. 创建调用处理器类对象
DynamicProxy DynamicProxy = new DynamicProxy();
// 2. 创建目标对象对象
Buyer1 mBuyer1 = new Buyer1();
// 3. 创建动态代理类 & 对象：通过调用处理器类对象newProxyInstance（）
// 传入上述目标对象对象
Subject Buyer1_DynamicProxy = (Subject) DynamicProxy.newProxyInstance(mBuyer1);
// 4. 通过调用动态代理对象方法从而调用目标对象方法
// 实际上是调用了invoke（），再通过invoke（）里的反射机制调用目标对象的方法
Buyer1_DynamicProxy.buybuybuy();
// 以上代购为小成代购Mac
// 以下是代购为小何代购iPhone
Buyer2 mBuyer2 = new Buyer2();
Subject Buyer2_DynamicProxy = (Subject) DynamicProxy.newProxyInstance(mBuyer2);
Buyer2_DynamicProxy.buybuybuy();
}
}
3.4 测试结果
示意图
3.5 Demo地址
Carson_Ho的Github地址：动态代理DynamicProxy
4. 源码分析
-
在经过上面的实例后，你是否会对以下问题好奇：
- 动态代理类 及其对象实例是如何生成的？
- 如何通过调用动态代理对象方法，从而调用目标对象方法？
下面，我们顺着 步骤4：目标对象 通过 动态代理对象调用方法的使用 来进行动态代理模式的源码分析
// 步骤4：通过动态代理对象，调用目标对象的方法
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
// 1. 创建 调用处理器类 对象
DynamicProxy DynamicProxy = new DynamicProxy();
// 2. 创建 目标类 对象
Buyer1 mBuyer1 = new Buyer1();
// 3. 创建动态代理类 & 对象：通过调用处理器类对象newProxyInstance（）
// 传入上述目标类对象
Subject Buyer1_DynamicProxy = (Subject) DynamicProxy.newProxyInstance(mBuyer1);
// ->>关注1
// 4. 通过调用动态代理对象方法从而调用目标对象方法
// ->>关注2
Buyer1_DynamicProxy.buybuybuy();
// 以上代购为小成代购Mac
// 以下是代购为小何代购iPhone
Buyer2 mBuyer2 = new Buyer2();
Subject Buyer2_DynamicProxy = (Subject) DynamicProxy.newProxyInstance(mBuyer2);
Buyer2_DynamicProxy.buybuybuy();
}
}
此处有两个重要的源码分析点：
- 关注1：创建动态代理类 & 对象：通过调用处理器类对象
newProxyInstance（）
解决的问题是：动态代理类 及其对象实例是如何生成的？
- 关注2：通过调用动态代理对象方法从而调用目标对象方法
解决的问题是：如何通过调用动态代理对象方法，从而调用目标对象方法？
下面，我们将主要分析这两处源码。
4.1 （关注1）创建动态代理类 & 对象：通过调用处理器类对象newProxyInstance（）
// 使用代码
Subject Buyer1_DynamicProxy = (Subject) DynamicProxy.newProxyInstance(mBuyer1);
- 即，动态代理类 及其对象实例是如何生成的？
- 下面，我们直接进入
DynamicProxy.newProxyInstance()
<-- 关注1：调用处理器 类的newProxyInstance（） -->
// 即步骤1中实现的类：DynamicProxy
// 作用：
// 1. 生成 动态代理对象
// 2. 指定 代理对象运行目标对象方法时需要完成的 具体任务
// 注：需实现InvocationHandler接口 = 调用处理器 接口
public class DynamicProxy implements InvocationHandler {
// 声明代理对象
private Object ProxyObject;
public Object newProxyInstance(Object ProxyObject){
this.ProxyObject =ProxyObject;
return Proxy.newProxyInstance(ProxyObject.getClass().getClassLoader(),
ProxyObject.getClass().getInterfaces(),this);
// Proxy.newProxyInstance（）作用：根据指定的类装载器、一组接口 & 调用处理器 生成动态代理类实例，并最终返回
// ->>关注2
}
// 以下暂时忽略，下文会详细介绍
// 复写InvocationHandler接口的invoke（）
// 动态代理对象调用目标对象的任何方法前，都会调用调用处理器类的invoke（）
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
// 参数说明：
// 参数1：动态代理对象（即哪个动态代理对象调用了method（）
// 参数2：目标对象被调用的方法
// 参数3：指定被调用方法的参数
throws Throwable {
System.out.println("代购出门了");
Object result = null;
// 通过Java反射机制调用目标对象方法
result = method.invoke(ProxyObject, args);
return result;
}
// 至此，关注1分析完毕，跳出
}
<-- 关注2：newProxyInstance（）源码解析-->
// 作用：根据指定的类装载器、一组接口 & 调用处理器 生成动态代理类及其对象实例，并最终返回
public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class<?>[]interfaces,InvocationHandler h) throws IllegalArgumentException {
// 参数说明：
// 参数1：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
// 参数2：指定目标对象的实现接口
// 即要给目标对象提供一组什么接口。若提供了一组接口给它，那么该代理对象就默认实现了该接口，这样就能调用这组接口中的方法
// 参数3：指定InvocationHandler对象。即动态代理对象在调用方法时，会关联到哪个InvocationHandler对象
...
// 仅贴出核心代码
// 1. 通过 为Proxy类指定类加载器对象 & 一组interface，从而创建动态代理类
// >>关注3
Class cl = getProxyClass(loader, interfaces);
// 2. 通过反射机制获取动态代理类的构造函数，其参数类型是调用处理器接口类型
Constructor cons = cl.getConstructor(constructorParams);
// 3. 通过动态代理类的构造函数 创建 代理类实例（传入调用处理器对象
return (Object) cons.newInstance(new Object[] { h });
// 特别注意
// 1. 动态代理类继承 Proxy 类 & 并实现了在Proxy.newProxyInstance()中提供的一系列接口（接口数组）
// 2. Proxy 类中有一个映射表
// 映射关系为：(<ClassLoader>,(<Interfaces>,<ProxyClass>) )
// 即：1级key = 类加载器，根据1级key 得到 2级key = 接口数组
// 因此：1类加载器对象 + 1接口数组 = 确定了一个代理类实例
...
// 回到调用关注2的原处
}
<-- 关注3：getProxyClass（）源码分析 -->
// 作用：创建动态代理类
public static Class<?> getProxyClass(ClassLoader loader,Class<?>... interfaces)
throws IllegalArgumentException {
...
// 仅贴出关键代码
<-- 1. 将目标类所实现的接口加载到内存中 -->
// 遍历目标类所实现的接口
for (int i = 0; i < interfaces.length; i++) {
// 获取目标类实现的接口名称
String interfaceName = interfaces[i].getName();
Class interfaceClass = null;
try {
// 加载目标类实现的接口到内存中
interfaceClass = Class.forName(interfaceName, false, loader);
} catch (ClassNotFoundException e) {
}
if (interfaceClass != interfaces[i]) {
throw new IllegalArgumentException(
interfaces[i] + " is not visible from class loader");
}
}
<-- 2. 生成动态代理类 -->
// 根据传入的接口 & 代理对象 创建动态代理类的字节码
byte[] proxyClassFile = ProxyGenerator.generateProxyClass(
proxyName, interfaces);
// 根据动态代理类的字节码 生成 动态代理类
proxyClass = defineClass0(loader, proxyName,
proxyClassFile, 0, proxyClassFile.length);
}
// 最终返回动态代理类
return proxyClass;
}
// 回到调用关注3的原处
总结
- 通过调用处理器类对象的
.newProxyInstance()创建动态代理类 及其实例对象（需传入目标类对象） - 具体过程如下：
- 通过 为
Proy类指定类加载器对象 & 一组接口，从而创建动态代理类的字节码；再根据类字节码创建动态代理类 - 通过反射机制获取动态代理类的构造函数（参数类型 = 调用处理器接口类型
- 通过动态代理类的构造函数 创建 代理类实例（传入调用处理器对象
- 通过 为
4.2 (关注2）通过调用动态代理对象方法从而调用目标对象方法
即，如何通过调用动态代理对象方法，从而调用目标对象方法？
// 使用代码
Buyer1_DynamicProxy.buybuybuy();
- 在关注1中的
DynamicProxy.newProxyInstance()生成了一个动态代理类 及其实例
该动态代理类记为 ：
$Proxy0
下面我们直接看该类实现及其 buybuybuy()
- 该方法的逻辑如下：
<-- 动态代理类 $Proxy0 实现-->
// 继承：Java 动态代理机制的主类：java.lang.reflect.Proxy
// 实现：与目标对象一样的接口（即上文例子的Subject接口）
public final class $Proxy0 extends Proxy implements Subject {
// 构造函数
public ProxySubject(InvocationHandler invocationhandler)
{
super(invocationhandler);
}
// buybuybuy（）是目标对象实现接口（Subject）中的方法
// 即$Proxy0类必须实现
// 所以在使用动态代理类对象时，才可以调用目标对象的同名方法（即上文的buybuybuy（））
public final void buybuybuy（） {
try {
super.h.invoke(this, m3, null);
// 该方法的逻辑实际上是调用了父类Proxy类的h参数的invoke（）
// h参数即在Proxy.newProxyInstance(ClassLoader loader, Class<?>[]interfaces,InvocationHandler h)传入的第3个参数InvocationHandler对象
// 即调用了调用处理器的InvocationHandler.invoke（）
// 而复写的invoke（）利用反射机制：Object result=method.invoke(proxied,args)
// 从而调用目标对象的的方法 ->>关注4
return;
} catch (Error e) {
} catch (Throwable throwable) {
throw new UndeclaredThrowableException(throwable);
}
}
<-- 关注4：调用处理器 类复写的invoke（） -->
// 即步骤1中实现的类：DynamicProxy
// 内容很多都分析过了，直接跳到复写的invoke（）中
public class DynamicProxy implements InvocationHandler {
private Object ProxyObject;
public Object newProxyInstance(Object ProxyObject){
this.ProxyObject =ProxyObject;
return Proxy.newProxyInstance(ProxyObject.getClass().getClassLoader(),
ProxyObject.getClass().getInterfaces(),this);
}
// 复写InvocationHandler接口的invoke（）
// 动态代理对象调用目标对象的任何方法前，都会调用调用处理器类的invoke（）
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
// 参数说明：
// 参数1：动态代理对象（即哪个动态代理对象调用了method（）
// 参数2：目标对象被调用的方法
// 参数3：指定被调用方法的参数
throws Throwable {
System.out.println("代购出门了");
Object result = null;
// 通过Java反射机制调用目标对象方法
result = method.invoke(ProxyObject, args);
return result;
}
总结
- 动态代理类实现了与目标类一样的接口，并实现了需要目标类对象需要调用的方法
- 该方法的实现逻辑 = 调用父类
Proxy类的h.invoke（）
其中h参数 = 在创建动态代理实例中
newProxyInstance(ClassLoader loader, Class<?>[]interfaces,InvocationHandler h)传入的第3个参数InvocationHandler对象
- 在
InvocationHandler.invoke（）中通过反射机制，从而调用目标类对象的方法
4.3 原理总结
我用一张图总结第4节说的关于动态代理模式的源码分析。
示意图
至此，关于代理模式中的动态代理模式的相关知识已经讲解完毕。
5. 总结
我用两张图总结整篇文章的内容
示意图
示意图2
- 本文主要对动态代理模式进行了全面介绍
- 接下来我会对每种设计模式进行详细的分析，欢迎关注Carson_Ho的简书，不定期分享关于安卓开发的干货，追求短、平、快，但却不缺深度。
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