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,带着一个女人儿子一同逛公园。儿子另二个多多多人跑在前面,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,我会不必摔成傻子!”

    我指了指我身后的伤痕安慰道:“不必的,你看,这是爸爸小日后摔的。”

    话还能够能 说话,小家伙哭的更厉害了:“那全都说我长大后就会和你一样傻了,我并不,我并不!”

    一个女人忍不住发飙:“别哭了,你为什么我会变傻呢?你看你爸,你爸傻吗?”

    我赶紧公布道:“是啊,你看我多聪明!”

    儿子:“真的,不骗我?”

    一个女人:“当然!”

    儿子:“另另二个多多多肯能老爸后该傻子,当年为什么我会娶你你你你这一 母老虎呢?”

    我、一个女人:……

哪些是代理模式

  所谓代理,全都另二个多多多人肯能另二个多多多机构代表另另二个多多多人肯能另另二个多多多机构采取行动。在之后 请况下,另二个多多多客户我应该 肯能够能 直接引用另二个多多多对象,而代理对象能够能 在客户端和目标对象之间起到中介的左右。

  代理模式:给某另二个多多多对象提供另二个多多多代理或占位符,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,另另二个多多多能够能 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,代理模式全都设置另二个多多多上端代理来控制访问原目标对象,以达到增强原对象的功能和多样化访问法子 。一般而言会分五种:静态代理、动态代理和CGLIB代理

  代理模式底部形态如下:

静态代理

  静态代理能够能 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,此时能够能够 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一遍代码也知道了

  优点:能够能 在不修改目标对象的前提下扩展目标对象的功能

  缺点:肯能够能够 代理多个类,每个类后该另二个多多多多代理类,会意味代理类无限制扩展;肯能类带有多个法子 ,同样的代理逻辑能够能 反复实现、应用到每个法子 上,一旦接口增加法子 ,目标对象与代理对象后该进行修改

  另二个多多多静态代理能够能 代理另二个多多多类,能够能 有没哪些法子 能够能 实现同另二个多多多代理类来代理任意对象呢?肯定有的,也全都下面讲到的:动态代理

动态代理

  代理类在应用应用程序时创建的代理法子 被成为动态代理。 也全都说,你你你这一 请况下,代理类并后该在Java代码中定义的,全都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。下面的示例后该直接针对接口的,就后该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,能够能 动态代理示例就直接针对接口了,下面示例针对的后该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(也全都生成代理类的java源文件),generateJavaFile法子 如下

      生成的代理类:$Proxy0.java 如下

      你你你这一 代理类的生成过程是亲戚亲戚朋友之后 人实现的,实现真难,但排版太繁琐,亲戚亲戚朋友能够能 用javapoet来生成代理类源代码,generateJavaFileByJavaPoet法子 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,看上去更自然之后 ;两者的实现过程是一样的,全都javapoet排版更好

    2、既然代理类的源代码肯能有了,能够能 能够能 对其编译了,compileJavaFile法子 如下

      会在指定目录下看一遍:$Proxy0.class

    3、加载$Proxy0.class,并创建真是例对象(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,并创建真是例对象(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");
        //肯能字节码文件趋于稳定
        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,亲戚亲戚朋友就能够能 利用它进行操作了,演示结果如下

    详细工程地址:proxy-java-file,详细流程图如下

    此时的Proxy类能创建任何接口的实例,出理 了静态代理趋于稳定的代理类泛滥、多个法子 中代理逻辑反复实现的什么的问题;但有个什么的问题我都没法 乎 亲戚亲戚朋友注意到:$Proxy0.java有必要持久化到磁盘吗,亲戚亲戚朋友能够能 直接编译内存中的代理类的字符串源代码,得到$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,一同直接在内存中加载$Proxy0.class,不必写、读磁盘,能够能 提升不少性能

    详细工程地址: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,全都减少了.java和.class文件的持久化;其中用到了第三方工具:com.itranswarp.compile(亲戚亲戚朋友能够能够 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

      能够能 看一遍,能够能 .java和.class的持久化

    此时就完美啥日后?肯能现在有另外另二个多多多接口ISendMessage,代理逻辑后该

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

    亲戚亲戚朋友该为什么我办? 针对ISendMessage又重新写另二个多多多Proxy?显然还不足英文灵活,说的简单点:此种代理能够能 代理任何接口,之后代理逻辑确是固定死的,能够 自定义,另另二个多多多会造成五种代理逻辑会另二个多多多多代理工厂(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能够 自定义,能够能 亲戚亲戚朋友就将它抽出来,提供代理逻辑接口

    详细工程地址: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多样化了不少,涉及到代理逻辑接口:InvacationHandler的出理

    generateJavaFile(...)法子

/**
 * 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);

    // 代理对象构造法子


    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);

    // 接口法子


    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<>();     // 法子

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

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("}");

    // 这能够能

能够

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就能够能 详细通用了,能够能 生成任何接口的代理对象了,能够能够 实现任意的代理逻辑;至此,亲戚亲戚朋友完成了另二个多多多简易的仿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法子 ,另二个多多多多参数

      1、Classloader:类加载器,亲戚亲戚朋友能够能 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,你你你这一 真是很容易理解,亲戚亲戚朋友应该允许亲戚亲戚朋友之后 人实现的代理类一同实现多个接口。亲戚亲戚朋友上述手动实现中只传入另二个多多多接口,是为了多样化实现;

      3、InvocationHandler:你你你这一 没哪些好说的,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的动态代理有无与亲戚亲戚朋友的手动实现有无一致

    与亲戚亲戚朋友的自定义实现差太少,利用反射,逐个接口、逐个法子 进行出理 ;ProxyClassFactory负责生成代理类的Class对象,主要由apply法子 负责,调用了

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

    来生成代理类的Class;ProxyGenerator带有个是有静态常量:saveGeneratedFiles,标识有无持久化代理类的class文件,默认值是false,也全都不持久化,亲戚亲戚朋友能够能 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,使用法子 与JDK的动态代理类式,实现的效果也基本一致,之后实现原理上还是有差别的

  JDK的动态代理另二个多多多多限制,全都使用动态代理的对象能够能 实现另二个多多多或多个接口,而CGLIB能够能 你你你这一 限制,具体区别后该本文范畴了,亲戚亲戚朋友自行去查阅资料

应用场景

  长篇大论讲了能够能 多,亲戚亲戚朋友却无缘无故能够能 讲动态代理的作用,使用动态代理亲戚亲戚朋友能够能 在不改变源码的请况下,对目标对象的目标法子 进行前置或后置增强出理 。这不得劲不太符合亲戚亲戚朋友的二根线走到底的编程逻辑,你你你这一 编程模型另二个多多多多专业名称叫AOP,面向切面编程,具体案例有如下:

  1、spring的事务,事务的开启能够能 作为前置增强,事务的提交或回滚作为后置增强,数据库的操作趋于稳定两者之间(目标对象能够能 完成的事);

  2、日志记录,亲戚亲戚朋友能够能 在不改变原有实现的基础上,对目标对象进行日志的输出,可日后置出理 ,记录参数请况,也可日后置出理 ,记录返回的结果;

  3、web编程,传入参数的校验;

  4、web编程,权限的控制能够能够 用aop来实现;

  假如有一天明白了AOP,能够能 哪些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,后该代理对象类

  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,此时出理 了静态代理中代理类泛滥的什么的问题,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文件另另二个多多多就全都临时文件,将其加带,不必读写磁盘,能够能 提高带宽;但此时有个什么的问题,亲戚亲戚朋友的代理逻辑却写死了,也全都另二个多多多代理类工厂能够能 生产五种代理逻辑的代理类对象,肯能亲戚亲戚朋友有多种代理逻辑,能够能 就能够能 有多个代理类工厂,显然灵活性不足英文高,还有优化空间;

    第三版:代理逻辑接口化,供用户自定义,此时代理类工厂就能够能 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,用户想为什么我定义就为什么我定义;

  3、示例参考的是mybatis中mapper的生成过程,真是全都简单的模拟,但流程却是一致的,有兴趣的能够能 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