设计模式之代理,手动实现动态代理,揭秘原理实现

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前言

  开心一刻

    周末,带着男人的女人儿子一起去逛公园。儿子俩被委托人跑在前面,吧唧一下不小心摔了一跤,脑袋瓜子摔了个包,稀里哗啦的哭道:“爸爸,我会不不摔成傻子!”

    我指了指我肩头的伤痕安慰道:“不不的,你看,这是爸爸小之前 摔的。”

    话还没办法 说话,小家伙哭的更厉害了:“那可是说我长大后就会和你一样傻了,我何必 ,我何必 !”

    男人的女人忍不住发飙:“别哭了,你为什会变傻呢?你看你爸,你爸傻吗?”

    我赶紧公布道:“是啊,你看我多聪明!”

    儿子:“真的,不骗我?”

    男人的女人:“当然!”

    儿子:“可是机会老爸都是傻子,当年为什会娶这名 母老虎呢?”

    我、男人的女人:……

哪几种是代理模式

  所谓代理,可是俩被委托人机会一八个机构代表可是人机会可是机构采取行动。在这名状态下,一八个客户让你机会没办法 直接引用一八个对象,而代理对象并能在客户端和目标对象之间起到中介的左右。

  代理模式:给某一八个对象提供一八个代理或占位符,并由代理对象来控制对原对象的访问,通过代理对象访问目标对象,可是并能在不修改原目标对象的前提下,提供额外的功能操作,扩展目标对象的功能。说简单点,代理模式可是设置一八个中间代理来控制访问原目标对象,以达到增强原对象的功能和多样化访问土法子。一般而言会分四种 :静态代理、动态代理和CGLIB代理

  代理模式型态如下:

静态代理

  静态代理并能代理对象和被代理对象实现一样的接口,大伙来看个例子就清楚了

  示例代理:static-proxy

  代理类:UserDaoProxy.java

  UserDaoProxy代理IUserDao类型,此时也没办法 代理IUserDao类型的被代理对象。测试结果就不展示了,相信大伙看到代码也知道了

  优点:并能在不修改目标对象的前提下扩展目标对象的功能

  缺点:机会并能代理多个类,每个类后会有一八个代理类,会是是因为代理类无限制扩展;机会类中含多个土法子,同样的代理逻辑并能反复实现、应用到每个土法子上,一旦接口增加土法子,目标对象与代理对象都是进行修改

  一八个静态代理没办法 代理一八个类,没办法 有没办法 哪几种土法子并能实现同一八个代理类来代理任意对象呢?肯定有的,也可是下面讲到的:动态代理

动态代理

  代理类在tcp连接时创建的代理土法子被成为动态代理。 也可是说,这名 状态下,代理类何必 是在Java代码中定义的,可是在运行时根据大伙在Java代码中的“指示”动态生成的。下面大伙一步一步手动来实现动态代理。下面的示例都是直接针对接口的,就都是针对接口的具体实现类了,静态代理示例中,UserDaoProxy代理的是IUserDao的实现类:UserDaoImpl,没办法 动态代理示例就直接针对接口了,下面示例针对的都是UserMapper接口,模拟的mybatis,但不局限于UserMapper接口

  代理类源代码持久化

    1、先利用反射动态生成代理类,并持久化代理类到磁盘(也可是生成代理类的java源文件),generateJavaFile土法子如下

      生成的代理类:$Proxy0.java 如下

      这名 代理类的生成过程是大伙被委托人实现的,实现没能,但排版太繁琐,大伙并能用javapoet来生成代理类源代码,generateJavaFileByJavaPoet土法子如下

      生成的代理类:JavaPoet$Proxy0.java 如下

    利用javapoet生成的代理类更接近大伙平时手动实现的类,排版更符合大伙的编码习惯,看上去更自然这名;两者的实现过程是一样的,可是javapoet排版更好

    2、既然代理类的源代码机会有了,没办法 并能对其编译了,compileJavaFile土法子如下

      会在指定目录下看到:$Proxy0.class

    3、加载$Proxy0.class,并创建我我人太好例对象(代理实例对象)

public static <T> T newInstance(Class<T> interface_) throws Exception{
    String proxyJavaFileDir = SRC_JAVA_PATH + interface_.getPackage().getName().replace(".", File.separator) + File.separator;

    // 1、生成interface_接口的实现类,并持久化到磁盘:$Proxy0.java
    generateJavaFile(interface_, proxyJavaFileDir);

    // 2、编译$Proxy0.java,生成$Proxy0.class到磁盘
    compileJavaFile(proxyJavaFileDir);

    // 3、加载$Proxy0.class,并创建我我人太好例对象(代理实例对象)
    MyClassLoader loader = new MyClassLoader(proxyJavaFileDir, interface_);
    Class<?> $Proxy0 = loader.findClass(PROXY_CLASS_NAME);
    return (T)$Proxy0.newInstance();
}

private static class MyClassLoader<T> extends ClassLoader {

    private String proxyJavaFileDir;
    private Class<T> interface_;

    public MyClassLoader(String proxyJavaFileDir, Class<T> interface_) {
        this.proxyJavaFileDir = proxyJavaFileDir;
        this.interface_ = interface_;
    }

    @Override
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {

        File clazzFile = new File(proxyJavaFileDir, name + ".class");
        //机会字节码文件占据


        if (clazzFile.exists()) {
            //把字节码文件加载到VM
            try {
                //文件流对接class文件
                FileInputStream inputStream = new FileInputStream(clazzFile);
                ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
                byte[] buffer = new byte[1024];
                int len;
                while ((len = inputStream.read(buffer)) != -1) {
                    baos.write(buffer, 0, len);                     // 将buffer中的内容读取到baos中的buffer
                }
                //将buffer中的字节读到内存加载为class
                return defineClass(interface_.getPackage().getName() + "." + name, baos.toByteArray(), 0, baos.size());
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        return super.findClass(name);
    }
}
View Code

      有了代理实例对象,大伙就并能利用它进行操作了,演示结果如下

    完整版工程地址:proxy-java-file,完整版流程图如下

    此时的Proxy类能创建任何接口的实例,避免了静态代理占据 的代理类泛滥、多个土法子中代理逻辑反复实现的间题;但有个间题他不知道大伙注意到:$Proxy0.java有必要持久化到磁盘吗,大伙并能直接编译内存中的代理类的字符串源代码,得到$Proxy0.class呢?

  代理类源代码不持久化

    $Proxy0.java和$Proxy0.class是没必要生成到磁盘的,大伙直接编译内存中的代理类的字符串源代码,一起去直接在内存中加载$Proxy0.class,不不写、读磁盘,并能提升不少性能

    完整版工程地址:proxy-none-java-file,此时的流程图如下

    Proxy.java源代码如下

    相比有代理类源代码持久化,核心的动态代理生成过程不变,可是减少了.java和.class文件的持久化;其中用到了第三方工具:com.itranswarp.compile(大伙也并能拓展jdk,实现内存中操作),完成了字符串在内存中的编译、class在内存中的加载,直接用jdk的编译工具,会在磁盘生成$Proxy0.class

    测试结果如下

      并能看到,没办法 .java和.class的持久化

    此时就完美啥之前 ?机会现在有另外一八个接口ISendMessage,代理逻辑都是

System.out.println("数据库操作, 并获取执行结果...")

    大伙该为什办? 针对ISendMessage又重新写一八个Proxy?显然还占据 问题灵活,说的简单点:此种代理并能代理任何接口,假如代理逻辑确是固定死的,没办法 自定义,从后会造成四种 代理逻辑会有一八个代理工厂(Proxy),会造成代理工厂的泛滥

  代理逻辑接口化,供用户自定义

    既然无代理类源代码持久化中的代理逻辑没办法 自定义,没办法 大伙就将它抽出来,提供代理逻辑接口

    完整版工程地址:proxy-none-java-file-plus,流程图与无代理类源代码持久化中一样,此时代理类的生成过程多样化了不少,涉及到代理逻辑接口:InvacationHandler的避免

    generateJavaFile(...)土法子

/**
 * 生成接口实现类的源代码
 * @param interface_
 * @throws Exception
 */
private static String generateJavaFile(Class<?> interface_, InvocationHandler handler) throws Exception {
    StringBuilder proxyJava = new StringBuilder();
    proxyJava.append("package ").append(PROXY_PACKAGE_NAME).append(";").append(ENTER).append(ENTER)
            .append("import java.lang.reflect.Method;").append(ENTER).append(ENTER)
            .append("public class ").append(PROXY_FILE_NAME).append(" implements ").append(interface_.getName()).append(" {").append(ENTER)
            .append(ENTER).append(TAB_STR).append("private InvocationHandler  handler;").append(ENTER).append(ENTER);

    // 代理对象构造土法子
    proxyJava.append(TAB_STR).append("public ").append(PROXY_FILE_NAME).append("(InvocationHandler handler) {").append(ENTER)
            .append(TAB_STR).append(TAB_STR).append("this.handler = handler;").append(ENTER)
            .append(TAB_STR).append("}").append(ENTER);

    // 接口土法子
    Method[] methods = interface_.getMethods();
    for(Method method : methods) {
        String returnTypeName = method.getGenericReturnType().getTypeName();
        Type[] paramTypes = method.getGenericParameterTypes();
        proxyJava.append(ENTER).append(TAB_STR).append("@Override").append(ENTER)
                .append(TAB_STR).append("public ").append(returnTypeName).append(" ").append(method.getName()).append("(");

        List<String> paramList = new ArrayList<>();     // 土法子参数值
        List<String> paramTypeList = new ArrayList<>(); // 土法子参数类型
        for(int i=0; i<paramTypes.length; i++) {
            if (i != 0) {
                proxyJava.append(", ");
            }
            String typeName = paramTypes[i].getTypeName();
            proxyJava.append(typeName).append(" param").append(i);
            paramList.add("param" + i);
            paramTypeList.add(typeName+".class");
        }
        proxyJava.append(") {").append(ENTER)
                .append(TAB_STR).append(TAB_STR).append("try {").append(ENTER)
                .append(TAB_STR).append(TAB_STR).append(TAB_STR)
                .append("Method method = ").append(interface_.getName()).append(".class.getDeclaredMethod(\"")
                .append(method.getName()).append("\",").append(String.join(",", paramTypeList)).append(");")
                .append(ENTER).append(TAB_STR).append(TAB_STR).append(TAB_STR);
        if (!"void".equals(returnTypeName)) {
            proxyJava.append("return (").append(returnTypeName).append(")");
        }
        proxyJava.append("handler.invoke(this, method, new Object[]{")
                .append(String.join(",", paramList)).append("});").append(ENTER)
                .append(TAB_STR).append(TAB_STR).append("} catch(Exception e) {").append(ENTER)
                .append(TAB_STR).append(TAB_STR).append(TAB_STR).append("e.printStackTrace();").append(ENTER)
                .append(TAB_STR).append(TAB_STR).append("}").append(ENTER);
        if (!"void".equals(returnTypeName)) {
            proxyJava.append(TAB_STR).append(TAB_STR).append("return null;").append(ENTER);
        }
        proxyJava.append(TAB_STR).append("}").append(ENTER);
    }
    proxyJava .append("}");

    // 这里并能将字符串生成java文件,看看源代码对不对
    /*String proxyJavaFileDir = System.getProperty("user.dir") + File.separator + "proxy-none-java-file-plus"
            + String.join(File.separator, new String[]{"","src","main","java",""})
            + PROXY_PACKAGE_NAME.replace(".", File.separator) + File.separator;
    File f = new File(proxyJavaFileDir + PROXY_FILE_NAME + ".java");
    FileWriter fw = new FileWriter(f);
    fw.write(proxyJava.toString());
    fw.flush();
    fw.close();*/

    return proxyJava.toString();
}
View Code

    测试结果如下

    此时各组件之间关系、调用状态如下

    此时Proxy就并能完整版通用了,并能生成任何接口的代理对象了,也并能实现任意的代理逻辑;至此,大伙完成了一八个简易的仿JDK实现的动态代理

  JDK的动态代理

    大伙来看看JDK下动态代理的实现,示例工程:proxy-jdk,测试结果就不展示了,大伙来看看JDK下Proxy.newInstance土法子,有一八个参数

      1、Classloader:类加载器,大伙并能使用自定义的类加载器;上述手动实现示例中,直接在Proxy写死了;

      2、Class<?>[]:接口类数组,这名 我我人太好很容易理解,大伙应该允许大伙被委托人实现的代理类一起去实现多个接口。大伙上述手动实现中只传入一八个接口,是为了多样化实现;

      3、InvocationHandler:这名 没哪几种好说的,与大伙的实现一致,用于自定义代理逻辑

    大伙来追下源码,看看JDK的动态代理否有与大伙的手动实现否有一致

    与大伙的自定义实现差不不 ,利用反射,逐个接口、逐个土法子进行避免;ProxyClassFactory负责生成代理类的Class对象,主要由apply土法子负责,调用了

byte[] proxyClassFile = ProxyGenerator.generateProxyClass(proxyName, interfaces, accessFlags);

    来生成代理类的Class;ProxyGenerator中含个是有静态常量:saveGeneratedFiles,标识否有持久化代理类的class文件,默认值是false,也可是不持久化,大伙并能通过设置jdk系统参数,实现JDK的动态代理持久化代理类的class文件

CGLIB代理

  对cglib不做深入研究了,只举个使用案例:proxy-cglib,使用土法子与JDK的动态代理这类,实现的效果也基本一致,假如实现原理上还是有差别的

  JDK的动态代理有一八个限制,可是使用动态代理的对象并能实现一八个或多个接口,而CGLIB没办法 这名 限制,具体区别都是本文范畴了,大伙自行去查阅资料

应用场景

  长篇大论讲了没办法 多,大伙却突然没办法 讲动态代理的作用,使用动态代理大伙并能在不改变源码的状态下,对目标对象的目标土法子进行前置或后置增强避免。这很糙不太符合大伙的四根线走到底的编程逻辑,这名 编程模型有一八个专业名称叫AOP,面向切面编程,具体案例有如下:

  1、spring的事务,事务的开启并能作为前置增强,事务的提交或回滚作为后置增强,数据库的操作占据 两者之间(目标对象并能完成的事);

  2、日志记录,大伙并能在不改变原有实现的基础上,对目标对象进行日志的输出,可之前 置避免,记录参数状态,也可之前 置避免,记录返回的结果;

  3、web编程,传入参数的校验;

  4、web编程,权限的控制也并能用aop来实现;

  假如明白了AOP,没办法 哪几种场景能使用动态代理也就比较明了了

总结

  1、示例代码中的Proxy是代理工厂,负责生产代理对象的,都是代理对象类

  2、手动实现动态代理,大伙分了三版

    第一版:代理类源代码持久化,为了便于理解,大伙将代理类的java文件和class文件持久化到了磁盘,此时避免了静态代理中代理类泛滥的间题,大伙的代理类工厂(Proxy)能代理任何接口;

    第二版:代理类源代码不持久化,代理类的java文件和和class文件可是就可是临时文件,将其上加,不不读写磁盘,并能提高下行速率 ;但此时有个间题,大伙的代理逻辑却写死了,也可是一八个代理类工厂没办法 生产四种 代理逻辑的代理类对象,机会大伙有多种代理逻辑,没办法 就并能有多个代理类工厂,显然灵活性占据 问题高,还有优化空间;

    第三版:代理逻辑接口化,供用户自定义,此时代理类工厂就并能代理任何接口、任何代理逻辑了,反正代理逻辑是用户自定义传入,用户想为什定义就为什定义;

  3、示例参考的是mybatis中mapper的生成过程,我人太好可是简单的模拟,但流程却是一致的,有兴趣的并能看看我前两篇博客,结合起来看更好理解

参考

  《java与模式》

  10分钟看懂动态代理设计模式