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,带着女孩子儿子同时逛公园。儿子有一当时人跑在前面,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,我会不用摔成傻子!”

    我指了指我头上的伤痕安慰道:“不用的,你看,这是爸爸小并且摔的。”

    话还没有 说话,小家伙哭的更厉害了:“那也不说我长大后就会和你一样傻了,我太满,我太满!”

    女孩子忍不住发飙:“别哭了,你为社 在么在会变傻呢?你看你爸,你爸傻吗?”

    我赶紧否认道:“是啊,你看我多聪明!”

    儿子:“真的,不骗我?”

    女孩子:“当然!”

    儿子:“另兩个多多意味着老爸删剪回会 傻子,当年为社 在么在会娶你你相似 母老虎呢?”

    我、女孩子:……

哪几种是代理模式

  所谓代理,也不有一当时人意味着兩个多多机构代表另有一当时人意味着另兩个多多机构采取行动。在你相似情况汇报下,兩个多多客户你会意味着没有 直接引用兩个多多对象,而代理对象可不用能在客户端和目标对象之间起到中介的左右。

  代理模式:给某兩个多多对象提供兩个多多代理或占位符,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,另兩个多多可不用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,代理模式也不设置兩个多多后边代理来控制访问原目标对象,以达到增强原对象的功能和错综复杂访问妙招。一般而言会分某种 :静态代理、动态代理和CGLIB代理

  代理模式社会形态如下:

静态代理

  静态代理需要代理对象和被代理对象实现一样的接口,大伙儿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,此时也没有 代理IUserDao类型的被代理对象。测试结果就不展示了,相信大伙儿看到代码也知道了

  优点:可不用能在不修改目标对象的前提下扩展目标对象的功能

  缺点:意味着需要代理多个类,每个类回会 有兩个多多代理类,会意味着代理类无限制扩展;意味着类含高多个妙招,同样的代理逻辑需要反复实现、应用到每个妙招上,一旦接口增加妙招,目标对象与代理对象删剪回会 进行修改

  兩个多多静态代理没有 代理兩个多多类,没有 有没有 哪几种妙招可不用能实现同兩个多多代理类来代理任意对象呢?肯定有的,也也不下面讲到的:动态代理

动态代理

  代理类在应用应用线程时创建的代理妙招被成为动态代理。 也也不说,你相似 情况汇报下,代理类并删剪回会 在Java代码中定义的,也不在运行时根据大伙儿在Java代码中的“指示”动态生成的。下面大伙儿一步一步手动来实现动态代理。下面的示例删剪回会 直接针对接口的,就删剪回会 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,没有 动态代理示例就直接针对接口了,下面示例针对的删剪回会 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(也也不生成代理类的java源文件),generateJavaFile妙招如下

      生成的代理类:$Proxy0.java 如下

      你相似 代理类的生成过程是大伙儿当时人实现的,实现没有,但排版太繁琐,大伙儿可不用能用javapoet来生成代理类源代码,generateJavaFileByJavaPoet妙招如下

      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儿平时手动实现的类,排版更符合大伙儿的编码习惯,看上去更自然你相似;两者的实现过程是一样的,也不javapoet排版更好

    2、既然代理类的源代码意味着有了,没有 需要对其编译了,compileJavaFile妙招如下

      会在指定目录下看到:$Proxy0.class

    3、加载$Proxy0.class,并创建着实例对象(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,并创建着实例对象(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");
        //意味着字节码文件位于
        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,大伙儿就可不用能利用它进行操作了,演示结果如下

    删剪工程地址:proxy-java-file,删剪流程图如下

    此时的Proxy类能创建任何接口的实例,处里了静态代理位于的代理类泛滥、多个妙招中代理逻辑反复实现的问题;但有个问题真不知道大伙儿注意到:$Proxy0.java有必要持久化到磁盘吗,大伙儿可不用能直接编译内存中的代理类的字符串源代码,得到$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,大伙儿直接编译内存中的代理类的字符串源代码,同时直接在内存中加载$Proxy0.class,不用写、读磁盘,可不用能提升不少性能

    删剪工程地址: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,也不减少了.java和.class文件的持久化;其中用到了第三方工具:com.itranswarp.compile(大伙儿也可不用能拓展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

      可不用能看到,没有 .java和.class的持久化

    此时就完美了吗?意味着现在有另外兩个多多接口ISendMessage,代理逻辑删剪回会

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

    大伙儿该为社 在么在办? 针对ISendMessage又重新写兩个多多Proxy?显然还过高 灵活,说的简单点:此种代理可不用能代理任何接口,而且代理逻辑确是固定死的,没有 自定义,另兩个多多会 造成某种 代理逻辑会有兩个多多代理工厂(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有 自定义,没有 大伙儿就将它抽出来,提供代理逻辑接口

    删剪工程地址: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错综复杂了不少,涉及到代理逻辑接口:InvacationHandler的处里

    generateJavaFile(...)妙招

/**
 * 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);

    // 代理对象构造妙招
    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);

    // 接口妙招
    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<>();     // 妙招参数值
        List<String> paramTypeList = new ArrayList<>(); // 妙招参数类型
        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("}");

    // 这里可不用能将字符串生成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、调用情况汇报如下

    此时Proxy就可不用能删剪通用了,可不用能生成任何接口的代理对象了,也可不用能实现任意的代理逻辑;至此,大伙儿完成了兩个多多简易的仿JDK实现的动态代理

  JDK的动态代理

    大伙儿来看看JDK下动态代理的实现,示例工程:proxy-jdk,测试结果就不展示了,大伙儿来看看JDK下Proxy.newInstance妙招,有兩个多多参数

      1、Classloader:类加载器,大伙儿可不用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,你相似 着实很容易理解,大伙儿应该允许大伙儿当时人实现的代理类同时实现多个接口。大伙儿上述手动实现中只传入兩个多多接口,是为了错综复杂实现;

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

    大伙儿来追下源码,看看JDK的动态代理是是是不是与大伙儿的手动实现是是是不是一致

    与大伙儿的自定义实现差太满,利用反射,逐个接口、逐个妙招进行处里;ProxyClassFactory负责生成代理类的Class对象,主要由apply妙招负责,调用了

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

    来生成代理类的Class;ProxyGenerator含高个是有静态常量:saveGeneratedFiles,标识是是是不是持久化代理类的class文件,默认值是false,也也不不持久化,大伙儿可不用能通过设置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,使用妙招与JDK的动态代理相似,实现的效果也基本一致,而且实现原理上还是有差别的

  JDK的动态代理有兩个多多限制,也不使用动态代理的对象需要实现兩个多多或多个接口,而CGLIB没有 你相似 限制,具体区别删剪回会 本文范畴了,大伙儿自行去查阅资料

应用场景

  长篇大论讲了没有 多,大伙儿却突然没有 讲动态代理的作用,使用动态代理大伙儿可不用能在不改变源码的情况汇报下,对目标对象的目标妙招进行前置或后置增强处里。这不为社 不太符合大伙儿的一根线走到底的编程逻辑,你相似 编程模型有兩个多多专业名称叫AOP,面向切面编程,具体案例有如下:

  1、spring的事务,事务的开启可不用能作为前置增强,事务的提交或回滚作为后置增强,数据库的操作位于两者之间(目标对象需要完成的事);

  2、日志记录,大伙儿可不用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,可并且置处里,记录参数情况汇报,也可并且置处里,记录返回的结果;

  3、web编程,传入参数的校验;

  4、web编程,权限的控制也可不用能用aop来实现;

  倘若明白了AOP,没有 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,删剪回会 代理对象类

  2、手动实现动态代理,大伙儿分了三版

    第一版:代理类源代码持久化,为了便于理解,大伙儿将代理类的java文件和class文件持久化到了磁盘,此时处里了静态代理中代理类泛滥的问题,大伙儿的代理类工厂(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文件另兩个多多就也不临时文件,将其再加,不用读写磁盘,可不用能提高下行数率 ;但此时有个问题,大伙儿的代理逻辑却写死了,也也不兩个多多代理类工厂没有 生产某种 代理逻辑的代理类对象,意味着大伙儿有多种代理逻辑,没有 就需要有多个代理类工厂,显然灵活性过高 高,还有优化空间;

    第三版:代理逻辑接口化,供用户自定义,此时代理类工厂就可不用能代理任何接口、任何代理逻辑了,反正代理逻辑是用户自定义传入,用户想为社 在么在定义就为社 在么在定义;

  3、示例参考的是mybatis中mapper的生成过程,着实也不简单的模拟,但流程却是一致的,有兴趣的可不用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