Java設計模式之動態(tài)代理
動態(tài)代理的意義在于生成一個占位(又稱代理對象),來代理真實對象,從而控制真實對象的訪問。
我們首先來談談什么是代理模式。假設客戶帶著需求去找公司,顯然不會直接和軟件工程師談,而是和商務談,此時客戶會認為商務就代表公司,客戶是通過商務去訪問軟件工程師的。我們就可以認為商務(代理對象)代理了軟件工程師(真實對象),因此,代理的作用就是,在真實對象訪問之前或者之后加入對應的邏輯,或者根據(jù)其他規(guī)則控制是否使用真實對象。
商務和軟件工程師是代理和被代理的關系,客戶是通過商務去訪問軟件工程師的。此時客戶就是程序中的調用者,商務就是代理對象,軟件工程師就是真實對象。我們需要在調用者調用對象之前產生一個代理對象,而這個代理對象需要和真實對象建立代理關系,所以代理必須分為兩個步驟:
- 代理對象和真實對象建立代理關系
- 實現(xiàn)代理對象的代理邏輯方法
在Java中有多種動態(tài)代理技術,比如JDK、CGLIB、Javassist、ASM,其中最常用的動態(tài)代理技術有兩種:一種是JDK動態(tài)代理,這是JDK自帶的功能;另一種是CGLIB,這是第三方提供的一個技術。目前,Spring常用JDK和CGLIB,而MyBatis還使用了Javassist。(CGLIB的底層原理是ASM)
本文只討論兩種最常用的動態(tài)代理技術:JDK和CGLIB。在JDk動態(tài)代理中必須使用接口,而CGLIB不需要,所以使用CGLIB會更簡單一點。下面依次討論這兩種技術。
一.JDK動態(tài)代理
JDK動態(tài)代理是java.lang.reflect.*包提供的方式。它必須借助一個接口才能產生代理對象,所以先定義接口HelloWorld:
public interface HelloWorld { void sayHelloWorld(); }
然后提供實現(xiàn)類HelloWorldImpl來實現(xiàn)接口:
public class HelloWorldImpl implements HelloWorld { @Override public void sayHelloWorld(){ System.out.println("Hello World"); } }
這是最簡答的Java接口和實現(xiàn)類的關系,此時可以開始動態(tài)代理了。按照我們之前的分析,先要建立代理對象和真實對象的關系,然后實現(xiàn)代理邏輯,所以一共分為兩個步驟。在JDK動態(tài)代理中,代理邏輯類必須去實現(xiàn)java.lang.reflect.InvocationHandler
接口,它定義了一個invoke方法,并提供接口數(shù)組用于下掛代理對象。我們自己定義一個JDK動態(tài)代理的類:
public class MyJdkProxyExample implements InvocationHandler{ /** * @description 真實對象 **/ private Object target = null; /** * @author haozz * @date 2018-05-21 10:54 * @param target 真實對象 * @return 代理對象 * @throws * @description 建立代理對象和真實對象的代理關系,并返回代理對象 **/ 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 代理對象 * @param method 當前調度方法 * @param args 當前方法參數(shù) * @return 代理結果 * @throws Throwable 異常 * @description 代理方法邏輯 **/ @Override public Object invoke(Object proxy, Method method,Object [] args) throws Throwable{ System.out.println("進入代理邏輯方法"); System.out.println("在調度真實對象之前的服務"); Object obj = method.invoke(target,args);//相當于調用sayHelloWorld方法 System.out.println("在調度真實對象之后的服務"); return obj; } }
第一步,通過getProxy()
方法建立代理對象和真實對象的關系,并返回代理對象。首先用類的屬性target保存了真實對象,然后通過Proxy.newProxyInstance()
方法建立并生成代理對象,該方法中包含3個參數(shù):
- 第1個是類加載器,這里采用了target本身的類加載器;
- 第2個是把生成的動態(tài)代理對象下掛在哪些接口下,這個寫法就是放在target實現(xiàn)的接口下。HelloWorldImpl對象的接口顯然就是HelloWorld,代理對象可以這樣聲明:HelloWorld proxy = xxxx;;
- 第3個是定義實現(xiàn)方法邏輯的代理類,this表示當前對象,它必須實現(xiàn)InvocationHandler接口的invoke方法,它就是代理邏輯方法的現(xiàn)實方法。
第二步,通過invoke方法實現(xiàn)代理邏輯方法。invoke方法的3個參數(shù):
- proxy,代理對象,就是getProxy方法生成的對象;
- method,當前調度的方法;
- args,當前調度方法的參數(shù)。
當我們使用了代理對象調度方法后,它就會進入到invoke方法里面。
Object obj = method.invoke(target,args);
這行代碼相當于調度真實對象的方法,只是通過反射實現(xiàn)。類比前面的例子,proxy相當于商務,target相當于軟件工程師,getProxy方法就是建立商務和軟件工程師之間的代理關系,invoke方法就是商務邏輯。
測試JDK動態(tài)代理:
@Test public void testJdkProxy(){ MyJdkProxyExample jdkProxy = new MyJdkProxyExample(); //綁定關系,因為掛在接口HelloWorld下,所以聲明代理對象HelloWorld proxy HelloWorld proxy = (HelloWorld) jdkProxy.getProxy(new HelloWorldImpl()); //此時HelloWorld對象已經是一個代理對象,它會進入代理的邏輯方法invoke里 proxy.sayHelloWorld(); }
首先通過getProxy方法綁定了代理關系,然后在代理對象調度sayHelloWorld方法時進入了代理的邏輯,測試結果如下:
進入代理邏輯方法
在調度真實對象之前的服務
Hello World
在調度真實對象之后的服務
此時,在調度打印Hello World之前和之后都可以加入相關的邏輯,甚至可以不調度Hello World的打印。
個人小結:JDK動態(tài)代理要求真實對象和代理對象之間是實現(xiàn)類和接口的關系,創(chuàng)建一個代理邏輯類實現(xiàn)InvocationHandler接口,其中getProxy方法用于生成代理對象,然后重寫invoke方法。
二.CGLIB動態(tài)代理
JDK動態(tài)代理必須提供接口才能使用,在一些不能提供接口的環(huán)境中,只能采用其他第三方技術,比如CGLIB動態(tài)代理,這里提供CGLIB動態(tài)代理的相關jar包,供學習和測試使用。它的優(yōu)勢在于不需要提供接口,只要一個非抽象類就能實現(xiàn)動態(tài)代理。
CGLIB原理:動態(tài)生成一個要代理類的子類,子類重寫要代理的類的所有不是final的方法。在子類中采用方法攔截的技術攔截所有父類方法的調用,順勢織入橫切邏輯。它比使用java反射的JDK動態(tài)代理要快。CGLIB底層:使用字節(jié)碼處理框架ASM,來轉換字節(jié)碼并生成新的類。不鼓勵直接使用ASM,因為它要求你必須對JVM內部結構包括class文件的格式和指令集都很熟悉。CGLIB缺點:對于final方法,無法進行代理。CGLIB廣泛地被許多AOP的框架使用,例如Spring AOP和dynaop。Hibernate使用CGLIB來代理單端single-ended(多對一和一對一)關聯(lián)。
我們以下面這個類為例:
public class ReflectServiceImpl { public void sayHello(String name){ System.out.println("Hello "+name); } }
它不存在實現(xiàn)任何接口,所以不能使用JDK動態(tài)代理,這里采用CGLIB動態(tài)代理技術:
public class MyCglibProxyExample implements MethodInterceptor{ /** * @author haozz * @date 2018-05-21 15:11 * @param cls Class類 * @return Class類的CGLIB對象 * @throws * @description 生成CGLIB代理對象 **/ public Object getProxy(Class cls){ //CGLIB增強類對象 Enhancer enhancer = new Enhancer(); //設置增強類型 enhancer.setSuperclass(cls); //定義代理邏輯對象為當前對象,要求當前對象實現(xiàn)MethodInterceptor方法 enhancer.setCallback(this); //生成并返回代理對象 return enhancer.create(); } /** * @author haozz * @date 2018-05-21 15:17 * @param proxy 代理對象 * @param method 目標方法 * @param args 目標方法參數(shù) * @param methodProxy 方法代理 * @return 代理邏輯返回 * @throws Throwable 異常 * @description 代理邏輯方法 **/ @Override public Object intercept(Object proxy, Method method, Object[] args, MethodProxy methodProxy)throws Throwable{ System.out.println("調用真實對象前"); //CGLIB反射調用真實對象方法 Object result = methodProxy.invokeSuper(proxy,args); System.out.println("調用真實對象后"); return result; } }
這里用了CGLIB的加強者Enhancer(net.sf.sglib.proxy.Enhancer),通過設置超類的方法(setSuperclass),然后通過setCallback方法設置哪個類為它的代理類。其中,參數(shù)this表示當前對象,那就要求用this這個對象實現(xiàn)接口MethodInterceptor(net.sf.sglib.proxy.MethodInterceptor)的方法intercept,然后返回代理對象。那么此時當前類的intercept方法就是其代理邏輯方法,其參數(shù)內容見代碼注解,我們在反射真實對象方法前后進行了打印,CGLIB是通過如下代碼完成的:
Object result = methodProxy.invokeSuper(proxy,args);
測試一下CGLIB動態(tài)代理:
@Test public void testCglibProxy(){ MyCglibProxyExample cglibProxy = new MyCglibProxyExample(); ReflectServiceImpl obj = (ReflectServiceImpl) cglibProxy.getProxy(ReflectServiceImpl.class); obj.sayHello("haozz"); }
得到結果:
調用真實對象前
Hello haozz
調用真實對象后
個人小結:CGLIB動態(tài)代理相對簡單一些,通過字節(jié)碼技術為需要代理的類生成一個子類,它不需要提供接口,只需寫一個代理邏輯類并實現(xiàn)MethodInterceptor接口,其中getProxy方法用于生成代理對象,然后重寫intercept方法即可。
總結
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