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,带着老婆儿子并肩逛公园。儿子有一另4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,我会不不摔成傻子!”

    我指了指我身后的伤痕安慰道:“不不的,你看,这是爸爸小之后摔的。”

    话还那末 说话,小家伙哭的更厉害了:“那之后说我长大后就会和你一样傻了,我并不,我并不!”

    老婆忍不住发飙:“别哭了,你怎样会会会么会会变傻呢?你看你爸,你爸傻吗?”

    我赶紧提前大选道:“是啊,你看我多聪明!”

    儿子:“真的,不骗我?”

    老婆:“当然!”

    儿子:“原先不可能 老爸都是傻子,当年怎样会会会么会会娶你你这名母老虎呢?”

    我、老婆:……

哪几个是代理模式

  所谓代理,之后有一另4当时人不可能 有一另另一个机构代表原先人不可能 原先机构采取行动。在你这名情况下,有一另另一个客户想要不可能 不可不可不能能直接引用有一另另一个对象,而代理对象可不可不能能 在客户端和目标对象之间起到中介的左右。

  代理模式:给某有一另另一个对象提供有一另另一个代理或占位符,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,原先可不可不能能 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,代理模式之后设置有一另另一个上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繁杂访问辦法 。一般而言会分你这名:静态代理、动态代理和CGLIB代理

  代理模式行态如下:

静态代理

  静态代理还要代理对象和被代理对象实现一样的接口,我们歌词 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,此时之后可不可不能能代理IUserDao类型的被代理对象。测试结果就不展示了,相信我们歌词 想看 代码也知道了

  优点:可不可不能能 在不修改目标对象的前提下扩展目标对象的功能

  缺点:不可能 还要代理多个类,每个类都是有有一另另一个代理类,会意味代理类无限制扩展;不可能 类含高多个辦法 ,同样的代理逻辑还要反复实现、应用到每个辦法 上,一旦接口增加辦法 ,目标对象与代理对象都是进行修改

  有一另另一个静态代理不可不可不能能代理有一另另一个类,那末 有那末 哪几个辦法 可不可不能能 实现同有一另另一个代理类来代理任意对象呢?肯定有的,也之后下面讲到的:动态代理

动态代理

  代理类在多多进程 运行时创建的代理辦法 被成为动态代理。 也之后说,你这名情况下,代理类你这名在Java代码中定义的,之后在运行时根据我们歌词 在Java代码中的“指示”动态生成的。下面我们歌词 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,那末 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(也之后生成代理类的java源文件),generateJavaFile辦法 如下

      生成的代理类:$Proxy0.java 如下

      你这名代理类的生成过程是我们歌词 当时人实现的,实现好难,但排版太繁琐,我们歌词 可不可不能能 用javapoet来生成代理类源代码,generateJavaFileByJavaPoet辦法 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我们歌词 平时手动实现的类,排版更符合我们歌词 的编码习惯,看上去更自然你这名;两者的实现过程是一样的,之后javapoet排版更好

    2、既然代理类的源代码不可能 有了,那末 还要对其编译了,compileJavaFile辦法 如下

      会在指定目录下想看 :$Proxy0.class

    3、加载$Proxy0.class,并创建觉得例对象(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,并创建觉得例对象(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");
        //不可能

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,我们歌词 就可不可不能能 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,出理 了静态代理位于的代理类泛滥、多个辦法 中代理逻辑反复实现的问题;但有个问题谁能谁能告诉我我们歌词 注意到:$Proxy0.java有必要持久化到磁盘吗,我们歌词 可不可不能能 直接编译内存中的代理类的字符串源代码,得到$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,我们歌词 直接编译内存中的代理类的字符串源代码,并肩直接在内存中加载$Proxy0.class,不不写、读磁盘,可不可不能能 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,之后减少了.java和.class文件的持久化;其中用到了第三方工具:com.itranswarp.compile(我们歌词 也可不可不能能 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

      可不可不能能 想看 ,那末 .java和.class的持久化

    此时就完美多会儿?不可能 现在有另外有一另另一个接口ISendMessage,代理逻辑都是

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

    我们歌词 该怎样会会会么会办? 针对ISendMessage又重新写有一另另一个Proxy?显然还不足灵活,说的简单点:此种代理可不可不能能 代理任何接口,否则代理逻辑确是固定死的,不可不可不能能自定义,从都是造成你这名代理逻辑会有有一另另一个代理工厂(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不可不可不能能自定义,那末 我们歌词 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繁杂了不少,涉及到代理逻辑接口:InvacationHandler的出理

    generateJavaFile(...)辦法

/**
 * 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);

    // 代理对象构造辦法


    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);

    // 接口辦法


    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<>();     // 辦法

参数值
        List<String> paramTypeList = new ArrayList<>(); // 辦法

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("}");

    // 这可不可不能能能

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、调用情况如下

    此时Proxy就可不可不能能 完整版通用了,可不可不能能 生成任何接口的代理对象了,也可不可不能能 实现任意的代理逻辑;至此,我们歌词 完成了有一另另一个简易的仿JDK实现的动态代理

  JDK的动态代理

    我们歌词 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,我们歌词 来看看JDK下Proxy.newInstance辦法 ,有有一另另一个参数

      1、Classloader:类加载器,我们歌词 可不可不能能 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,你这名觉得很容易理解,我们歌词 应该允许我们歌词 当时人实现的代理类并肩实现多个接口。我们歌词 上述手动实现中只传入有一另另一个接口,是为了繁杂实现;

      3、InvocationHandler:你这名没哪几个好说的,与我们歌词 的实现一致,用于自定义代理逻辑

    我们歌词 来追下源码,看看JDK的动态代理算不算与我们歌词 的手动实现算不算一致

    与我们歌词 的自定义实现差太多,利用反射,逐个接口、逐个辦法 进行出理 ;ProxyClassFactory负责生成代理类的Class对象,主要由apply辦法 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,标识算不算持久化代理类的class文件,默认值是false,也之后不持久化,我们歌词 可不可不能能 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,使用辦法 与JDK的动态代理类式于,实现的效果也基本一致,否则实现原理上还是有差别的

  JDK的动态代理有有一另另一个限制,之后使用动态代理的对象还要实现有一另另一个或多个接口,而CGLIB那末 你这名限制,具体区别都是本文范畴了,我们歌词 自行去查阅资料

应用场景

  长篇大论讲了那末 多,我们歌词 却经常那末 讲动态代理的作用,使用动态代理我们歌词 可不可不能能 在不改变源码的情况下,对目标对象的目标辦法 进行前置或后置增强出理 。这有点儿不太符合我们歌词 的一条线走到底的编程逻辑,你这名编程模型有有一另另一个专业名称叫AOP,面向切面编程,具体案例有如下:

  1、spring的事务,事务的开启可不可不能能 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(目标对象还要完成的事);

  2、日志记录,我们歌词 可不可不能能 在不改变原有实现的基础上,对目标对象进行日志的输出,可之后置出理 ,记录参数情况,也可之后置出理 ,记录返回的结果;

  3、web编程,传入参数的校验;

  4、web编程,权限的控制也可不可不能能 用aop来实现;

  假如有一天明白了AOP,那末 哪几个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,我们歌词 分了三版

    第一版:代理类源代码持久化,为了便于理解,我们歌词 将代理类的java文件和class文件持久化到了磁盘,此时出理 了静态代理中代理类泛滥的问题,我们歌词 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文件原先就之后临时文件,将其加上,不不读写磁盘,可不可不能能 提高效率;但此时有个问题,我们歌词 的代理逻辑却写死了,也之后有一另另一个代理类工厂不可不可不能能生产你这名代理逻辑的代理类对象,不可能 我们歌词 有多种代理逻辑,那末 就还要有多个代理类工厂,显然灵活性不足高,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可不能能 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,用户想怎样会会会么会定义就怎样会会会么会定义;

  3、示例参考的是mybatis中mapper的生成过程,觉得之后简单的模拟,但流程却是一致的,有兴趣的可不可不能能 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