说说Java代理模式

在平时写代码时,经常会用到各种设计模式,其中一种就是代理模式,代理实现可以分为静态代理和动态代理。

静态代理

静态代理的模式在平时生活中也很常见,比如买火车票这件小事,黄牛相当于是火车站的代理,我们可以通过黄牛或者代售点进行买票行为,但只能去火车站进行改签和退票,因为只有火车站才有改签和退票的方法。

在代码实现中相当于为一个委托对象realSubject提供一个代理对象proxy,通过proxy可以调用realSubject的部分功能(买票),并添加一些额外的业务处理(收取手续费),同时可以屏蔽realSubject中未开放的接口(改签和退票)。

1、RealSubject 是委托类,Proxy 是代理类;
2、Subject 是委托类和代理类的接口;
3、request() 是委托类和代理类的共同方法;
4、RealSubject 中有未公开的方法

具体代码实现如下:

    interface Subject {
        void request();
    }
    
    class RealSubject implements Subject {
        public void request(){
            System.out.println("RealSubject");
        }
    }
    
    class Proxy implements Subject {
        private Subject subject;
        
        public Proxy(Subject subject){
            this.subject = subject;
        }
        public void request(){
            System.out.println("begin");
            subject.request();
            System.out.println("end");
        }
    }
    
    public class ProxyTest {
        public static void main(String args[]) {
            RealSubject subject = new RealSubject();
            Proxy p = new Proxy(subject);
            p.request();
        }
    }

静态代理实现中,一个委托类对应一个代理类,代理类在编译期间就已经确定。

动态代理

动态代理中,代理类并不是在Java代码中实现,而是在运行时期生成,相比静态代理,动态代理可以很方便的对委托类的方法进行统一处理,如添加方法调用次数、添加日志功能等等,动态代理分为jdk动态代理和cglib动态代理,下面通过一个例子看看如何实现jdk动态代理。

1、定义业务逻辑

    public interface Service {  
        //目标方法 
        public abstract void add();  
    } 
    
    public class UserServiceImpl implements Service {  
        public void add() {  
            System.out.println("This is add service");  
        }  
    } 
    

2、利用java.lang.reflect.Proxy类和java.lang.reflect.InvocationHandler接口定义代理类的实现。

    class MyInvocatioHandler implements InvocationHandler {
        private Object target;
    
        public MyInvocatioHandler(Object target) {
            this.target = target;
        }
    
        @Override
        public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
            System.out.println("-----before-----");
            Object result = method.invoke(target, args);
            System.out.println("-----end-----");
            return result;
        }
        // 生成代理对象
        public Object getProxy() {
            ClassLoader loader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
            Class<?>[] interfaces = target.getClass().getInterfaces();
            return Proxy.newProxyInstance(loader, interfaces, this);
        }
    }
    

3、使用动态代理

    public class ProxyTest {
        public static void main(String[] args) {
            Service service = new UserServiceImpl();
            MyInvocatioHandler handler = new MyInvocatioHandler(service);
            Service serviceProxy = (Service)handler.getProxy();
            serviceProxy.add();
        }
    }

执行结果:

    -----before-----
    This is add service
    -----end-----

代理对象的生成过程由Proxy类的newProxyInstance方法实现,分为3个步骤:
1、ProxyGenerator.generateProxyClass方法负责生成代理类的字节码,生成逻辑比较复杂,有兴趣的同学可以继续分析源码 sun.misc.ProxyGenerator

    // proxyName:格式如 "com.sun.proxy.$Proxy.1";
    // interfaces:代理类需要实现的接口数组;
    // accessFlags:代理类的访问标识;
    byte[] proxyClassFile = ProxyGenerator.generateProxyClass(proxyName, interfaces, accessFlags);

2、native方法Proxy.defineClass0负责字节码加载的实现,并返回对应的Class对象。

    Class clazz = defineClass0(loader, proxyName, proxyClassFile, 0, proxyClassFile.length);

3、利用clazz.newInstance反射机制生成代理类的对象;

反编译代理类
为了更清楚的理解动态代理,通过以下方式把代理类字节码生成class文件。

    byte[] classFile = ProxyGenerator.generateProxyClass("com.sun.proxy.$Proxy.1", service.getClass().getInterfaces());
    FileOutputStream out = new FileOutputStream("com.sun.proxy.$Proxy.1.class");
    out.write(classFile);
    out.flush();

使用 反编译工具 jad jad com.sun.proxy.$Proxy.1 看看代理类如何实现,反编译出来的java代码如下:

    public final class $proxy1 extends Proxy implements Service {
    
        public $proxy1(InvocationHandler invocationhandler) {
            super(invocationhandler);
        }
    
        public final boolean equals(Object obj) {
            try {
                return ((Boolean)super.h.invoke(this, m1, new Object[] {
                    obj
                })).booleanValue();
            }
            catch(Error _ex) { }
            catch(Throwable throwable) {
                throw new UndeclaredThrowableException(throwable);
            }
        }
    
        public final String toString() {
            try {
                return (String)super.h.invoke(this, m2, null);
            }
            catch(Error _ex) { }
            catch(Throwable throwable) {
                throw new UndeclaredThrowableException(throwable);
            }
        }
    
        public final void add() {
            try {
                super.h.invoke(this, m3, null);
                return;
            }
            catch(Error _ex) { }
            catch(Throwable throwable) {
                throw new UndeclaredThrowableException(throwable);
            }
        }
    
        public final int hashCode() {
            try {
                return ((Integer)super.h.invoke(this, m0, null)).intValue();
            }
            catch(Error _ex) { }
            catch(Throwable throwable) {
                throw new UndeclaredThrowableException(throwable);
            }
        }
    
        private static Method m1;
        private static Method m2;
        private static Method m3;
        private static Method m0;
    
        static {
            try {
                m1 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("equals", new Class[] {
                    Class.forName("java.lang.Object")
                });
                m2 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("toString", new Class[0]);
                m3 = Class.forName("zzzzzz.Service").getMethod("add", new Class[0]);
                m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode", new Class[0]);
            }
            catch(NoSuchMethodException nosuchmethodexception) {
                throw new NoSuchMethodError(nosuchmethodexception.getMessage());
            }
            catch(ClassNotFoundException classnotfoundexception) {
                throw new NoClassDefFoundError(classnotfoundexception.getMessage());
            }
        }
    }
    

从上述代码可以发现:

1、生成的$proxy1继承自Proxy类,并实现了Service接口。
2、执行代理对象的方法,其实就是执行InvocationHandle对象的invoke方法,传入的参数分别是当前代理对象,当前执行的方法和参数。

super.h.invoke(this, m3, null);

JDK动态代理局限性
通过反射类ProxyInvocationHandler回调接口实现的jdk动态代理,要求委托类必须实现一个接口,但事实上并不是所有类都有接口,对于没有实现接口的类,便无法使用该方方式实现动态代理。

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