Java代理模式及动态代理

代理模式

代理模式就是给某个对象提供一个代理对象,并由代理对象控制对于原对象的访问,即客户不直接操控原对象,而是通过代理对象间接地操控原对象。
优势:
给某个对象中的方法进行扩展,不用改变那个对象中的方法。
代理的实现分为:
静态代理:代理类是在编译时就实现好的。也就是说 Java 编译完成后代理类是一个实际的 class 文件。
动态代理:代理类是在运行时生成的。也就是说 Java 编译完之后并没有实际的 class 文件,而是在运行时动态生成的类字节码,并加载到JVM中。
静态代理示例:

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

以上示例就是扩展了request()方法,而对于被代理对象的request方法没有进行任何改动,代理类Proxy 在编译时就已被实现。

动态代理

Java实现动态代理的大致步骤如下:
1.定义一个委托类和公共接口。
2.自己定义一个类(调用处理器类,即实现 InvocationHandler 接口),这个类的目的是指定运行时将生成的代理类需要完成的具体任务(包括Preprocess和Postprocess),即代理类调用任何方法都会经过这个调用处理器类。
3.生成代理对象(当然也会生成代理类),需要为他指定委托对象,实现的一系列接口调用处理器类的实例。因此可以看出一个代理对象对应一个委托对象,对应一个调用处理器实例。
名词说明:
委托类和委托对象:委托类是一个类,委托对象是委托类的实例。
代理类和代理对象:代理类是一个类,代理对象是代理类的实例。

Java 实现动态代理主要涉及以下几个类:
1.java.lang.reflect.Proxy: 这是生成代理类的主类,通过 Proxy 类生成的代理类都继承了 Proxy 类,即 DynamicProxyClass extends Proxy。
2.java.lang.reflect.InvocationHandler: 这里称他为"调用处理器",他是一个接口,我们动态生成的代理类需要完成的具体内容需要自己定义一个类,而这个类必须实现 InvocationHandler 接口。

Proxy 类主要方法为:

//创建代理对象  
static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,Class<?>[] interfaces,InvocationHandler h)

这个静态函数的第一个参数是类加载器对象(即哪个类加载器来加载这个代理类到 JVM 的方法区),第二个参数是接口(表明你这个代理类需要实现哪些接口),第三个参数是调用处理器类实例(指定代理类中具体要干什么)。这个函数是 JDK 为了程序员方便创建代理对象而封装的一个函数,因此你调用newProxyInstance()时直接创建了代理对象(略去了创建代理类的代码)。其实他主要完成了以下几个工作:

static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,Class<?>[] interfaces,InvocationHandler handler)
{
    //1. 根据类加载器和接口创建代理类
    Class clazz = Proxy.getProxyClass(loader, interfaces); 
    //2. 获得代理类的带参数的构造函数
    Constructor constructor = clazz.getConstructor(new Class[] { InvocationHandler.class });
    //3. 创建代理对象,并制定调用处理器实例为参数传入
    Interface Proxy = (Interface)constructor.newInstance(new Object[] {handler});
}

Proxy 类还有一些静态方法,比如:
InvocationHandler getInvocationHandler(Object proxy): 获得代理对象对应的调用处理器对象。
Class getProxyClass(ClassLoader loader, Class[] interfaces): 根据类加载器和实现的接口获得代理类。
Proxy 类中有一个映射表,映射关系为:(<ClassLoader>,(<Interfaces>,<ProxyClass>) ),可以看出一级key为类加载器,根据这个一级key获得二级映射表,二级key为接口数组,因此可以看出:一个类加载器对象和一个接口数组确定了一个代理类。


public class DynamicProxyDemo01 {
    public static void main(String[] args) {
        RealSubject realSubject = new RealSubject();    //1.创建委托对象
        ProxyHandler handler = new ProxyHandler(realSubject);    //2.创建调用处理器对象
        Subject proxySubject = (Subject)Proxy.newProxyInstance(RealSubject.class.getClassLoader(),RealSubject.class.getInterfaces(), handler);    //3.动态生成代理对象
        proxySubject.request();    //4.通过代理对象调用方法
    }
}
 
/**
 * 接口
 */
interface Subject{
    void request();
}
 
/**
 * 委托类
 */
class RealSubject implements Subject{
    public void request(){
        System.out.println("====RealSubject Request====");
    }
}
/**
 * 代理类的调用处理器
 */
class ProxyHandler implements InvocationHandler{
    private Subject subject;
    public ProxyHandler(Subject subject){
        this.subject = subject;
    }
    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
            throws Throwable {
        System.out.println("====before====");//定义预处理的工作,当然你也可以根据 method 的不同进行不同的预处理工作
        Object result = method.invoke(subject, args);
        System.out.println("====after====");
        return result;
    }
}

InvocationHandler 接口中有方法:

invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)

这个函数是在代理对象调用任何一个方法时都会调用的,方法不同会导致第二个参数method不同,第一个参数是代理对象(表示哪个代理对象调用了method方法),第二个参数是 Method 对象(表示哪个方法被调用了),第三个参数是指定调用方法的参数。

动态生成的代理类具有几个特点:
1.继承 Proxy 类,并实现了在Proxy.newProxyInstance()中提供的接口数组。
2.public final。
3.命名方式为 ProxyN,其中N会慢慢增加,一开始是Proxy1,接下来是$Proxy2...
有一个参数为 InvocationHandler 的构造函数。这个从 Proxy.newProxyInstance() 函数内部的clazz.getConstructor(new Class[] { InvocationHandler.class }) 可以看出。

Java 实现动态代理的缺点:因为 Java 的单继承特性(每个代理类都继承了 Proxy 类),只能针对接口创建代理类,不能针对类创建代理类。

Java 动态代理的内部实现(利用Java反射机制):

Java 是怎么保证代理对象调用的任何方法都会调用 InvocationHandler 的 invoke() 方法,
这就涉及到动态代理的内部实现。假设有一个接口 Subject,且里面有 int request(int i) 方法,则生成的代理类大致如下:


public final class $Proxy1 extends Proxy implements Subject{
    private InvocationHandler h;
    private $Proxy1(){}
    public $Proxy1(InvocationHandler h){
        this.h = h;
    }
    public int request(int i){
        Method method = Subject.class.getMethod("request", new Class[]{int.class});    //创建method对象
        return (Integer)h.invoke(this, method, new Object[]{new Integer(i)}); //调用了invoke方法
    }
}
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