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,带着女人爱儿子一起逛公园。儿子一个多多人跑在前面,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,这是爸爸小前一天摔的。”

    话还那么说话,小家伙哭的更厉害了:“那可是说我长大后就会和你一样傻了,我暂且,我暂且!”

    女人爱忍不住发飙:“别哭了,你为什么会么会变傻呢?你看你爸,你爸傻吗?”

    我赶紧发表声明道:“是啊,你看我多聪明!”

    儿子:“真的,不骗我?”

    女人爱:“当然!”

    儿子:“一个多多多原应老爸就有傻子,当年为什么会么会娶你一种母老虎呢?”

    我、女人爱:……

什么是代理模式

  所谓代理,可是一个多多人原应一个多多机构代表一个多多多人原应一个多多多机构采取行动。在可是请况下,一个多多客户不用 原应不还才能直接引用一个多多对象,而代理对象还才能在客户端和目标对象之间起到中介的左右。

  代理模式:给某一个多多对象提供一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,一个多多多还才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,代理模式可是设置一个多多里面代理来控制访问原目标对象,以达到增强原对象的功能和复杂性访问土土办法。一般而言会分一种:静态代理、动态代理和CGLIB代理

  代理模式形态学 如下:

静态代理

  静态代理不还才能代理对象和被代理对象实现一样的接口,亲戚亲戚朋友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,此时可是还才能代理IUserDao类型的被代理对象。测试结果就不展示了,相信亲戚亲戚朋友看多代码也知道了

  优点:还才能在不修改目标对象的前提下扩展目标对象的功能

  缺点:原应不还才能代理多个类,每个类一定会一个多多代理类,会原应代理类无限制扩展;原应类含高多个土土办法,同样的代理逻辑不还才能反复实现、应用到每个土土办法上,一旦接口增加土土办法,目标对象与代理对象就有进行修改

  一个多多静态代理不还才能代理一个多多类,那么有那么什么土土办法还才能实现同一个多多代理类来代理任意对象呢?肯定有的,也可是下面讲到的:动态代理

动态代理

  代理类在应用应用任务管理器时创建的代理土土办法被成为动态代理。 也可是说,一种请况下,代理类并就有在Java代码中定义的,可是在运行时根据亲戚亲戚朋友在Java代码中的“指示”动态生成的。下面亲戚亲戚朋友一步一步手动来实现动态代理。下面的示例就有直接针对接口的,就就有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,那么动态代理示例就直接针对接口了,下面示例针对的就有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(也可是生成代理类的java源文件),generateJavaFile土土办法如下

      生成的代理类:$Proxy0.java 如下

      一种代理类的生成过程是亲戚亲戚朋友此人 实现的,实现比较慢,但排版太繁琐,亲戚亲戚朋友还才能用javapoet来生成代理类源代码,generateJavaFileByJavaPoet土土办法如下

      生成的代理类:JavaPoet$Proxy0.java 如下

    利用javapoet生成的代理类更接近亲戚亲戚朋友平时手动实现的类,排版更符合亲戚亲戚朋友的编码习惯,看上去更自然可是;两者的实现过程是一样的,可是javapoet排版更好

    2、既然代理类的源代码原应有了,那么不还才能对其编译了,compileJavaFile土土办法如下

      会在指定目录下看多:$Proxy0.class

    3、加载$Proxy0.class,并创建其实例对象(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,并创建其实例对象(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");
        //原应字节码文件位于
        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,亲戚亲戚朋友就还才能利用它进行操作了,演示结果如下

    删改工程地址:proxy-java-file,删改流程图如下

    此时的Proxy类能创建任何接口的实例,避免了静态代理位于的代理类泛滥、多个土土办法中代理逻辑反复实现的大问题;但有个大问题别问我亲戚亲戚朋友注意到:$Proxy0.java有必要持久化到磁盘吗,亲戚亲戚朋友还才能直接编译内存中的代理类的字符串源代码,得到$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,亲戚亲戚朋友直接编译内存中的代理类的字符串源代码,一起直接在内存中加载$Proxy0.class,不用写、读磁盘,还才能提升不少性能

    删改工程地址: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,可是减少了.java和.class文件的持久化;其中用到了第三方工具:com.itranswarp.compile(亲戚亲戚朋友也还才能拓展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

      还才能看多,那么.java和.class的持久化

    此时就完美何时能 能 ?原应现在有另外一个多多接口ISendMessage,代理逻辑就有

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

    亲戚亲戚朋友该怎莫办? 针对ISendMessage又重新写一个多多Proxy?显然还过高 灵活,说的简单点:此种代理还才能代理任何接口,后来代理逻辑确是固定死的,不还才能自定义,一个多多多会造成一种代理逻辑会一个多多代理工厂(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不还才能自定义,那么亲戚亲戚朋友就将它抽出来,提供代理逻辑接口

    删改工程地址: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复杂性了不少,涉及到代理逻辑接口:InvacationHandler的避免

    generateJavaFile(...)土土办法

/**
 * 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);

    // 代理对象构造土土办法
    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);

    // 接口土土办法
    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<>();     // 土土办法参数值
        List<String> paramTypeList = new ArrayList<>(); // 土土办法参数类型
        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("}");

    // 这里还才能将字符串生成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、调用请况如下

    此时Proxy就还才能删改通用了,还才能生成任何接口的代理对象了,也还才能实现任意的代理逻辑;至此,亲戚亲戚朋友完成了一个多多简易的仿JDK实现的动态代理

  JDK的动态代理

    亲戚亲戚朋友来看看JDK下动态代理的实现,示例工程:proxy-jdk,测试结果就不展示了,亲戚亲戚朋友来看看JDK下Proxy.newInstance土土办法,一个多多参数

      1、Classloader:类加载器,亲戚亲戚朋友还才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,一种其实很容易理解,亲戚亲戚朋友应该允许亲戚亲戚朋友此人 实现的代理类一起实现多个接口。亲戚亲戚朋友上述手动实现中只传入一个多多接口,是为了复杂性实现;

      3、InvocationHandler:一种没什么好说的,与亲戚亲戚朋友的实现一致,用于自定义代理逻辑

    亲戚亲戚朋友来追下源码,看看JDK的动态代理是与非 与亲戚亲戚朋友的手动实现是与非 一致

    与亲戚亲戚朋友的自定义实现差太久,利用反射,逐个接口、逐个土土办法进行避免;ProxyClassFactory负责生成代理类的Class对象,主要由apply土土办法负责,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,标识是与非 持久化代理类的class文件,默认值是false,也可是不持久化,亲戚亲戚朋友还才能通过设置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,使用土土办法与JDK的动态代理类事,实现的效果也基本一致,后来实现原理上还是有差别的

  JDK的动态代理一个多多限制,可是使用动态代理的对象不还才能实现一个多多或多个接口,而CGLIB那么一种限制,具体区别就有本文范畴了,亲戚亲戚朋友自行去查阅资料

应用场景

  长篇大论讲了那么多,亲戚亲戚朋友却经常那么讲动态代理的作用,使用动态代理亲戚亲戚朋友还才能在不改变源码的请况下,对目标对象的目标土土办法进行前置或后置增强避免。这有点硬不太符合亲戚亲戚朋友的根小线走到底的编程逻辑,一种编程模型一个多多专业名称叫AOP,面向切面编程,具体案例有如下:

  1、spring的事务,事务的开启还才能作为前置增强,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(目标对象不还才能完成的事);

  2、日志记录,亲戚亲戚朋友还才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,可前一天置避免,记录参数请况,也可前一天置避免,记录返回的结果;

  3、web编程,传入参数的校验;

  4、web编程,权限的控制也还才能用aop来实现;

  后来明白了AOP,那么什么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,就有代理对象类

  2、手动实现动态代理,亲戚亲戚朋友分了三版

    第一版:代理类源代码持久化,为了便于理解,亲戚亲戚朋友将代理类的java文件和class文件持久化到了磁盘,此时避免了静态代理中代理类泛滥的大问题,亲戚亲戚朋友的代理类工厂(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文件一个多多多就可是临时文件,将其加进,不用读写磁盘,还才能提高速率单位;但此时有个大问题,亲戚亲戚朋友的代理逻辑却写死了,也可是一个多多代理类工厂不还才能生产一种代理逻辑的代理类对象,原应亲戚亲戚朋友有多种代理逻辑,那么就不还才能有多个代理类工厂,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,此时代理类工厂就还才能代理任何接口、任何代理逻辑了,反正代理逻辑是用户自定义传入,用户想为什么会么会定义就为什么会么会定义;

  3、示例参考的是mybatis中mapper的生成过程,其实可是简单的模拟,但流程却是一致的,有兴趣的还才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