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JDK动态代理浅析

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发表时间:2018-11-30 11:19
简介 Java中的动态代理设计模式是非常经典且非常重要的设计模式之一,在感叹设计者的天才设计至于,我们想去探究一下这个设计模式是如何来实现的;
著名的spring框架的AOP的原理就是Java的动态代理机制;
在Spring中动态代理是实现有两种:JDK动态代理和Cglib动态代理,本篇分析的是JDK动态代理的实现;

Java中的动态代理设计模式是非常经典且非常重要的设计模式之一,在感叹设计者的天才设计至于,我们想去探究一下这个设计模式是如何来实现的;

著名的spring框架的AOP的原理就是Java的动态代理机制;

在Spring中动态代理是实现有两种:JDK动态代理和Cglib动态代理,本篇分析的是JDK动态代理的实现;

查看下篇 [ Cglib动态代理浅析 ]

在探究动态代理之前,先看一下静态代理,这可以帮助我们更好的理解动态代理;

以公司老板和员工为例,现在Boss有一些项目要完成(定义接口)

publicinterfaceBoss{    publicvoiddoSomethinig();    publicvoidfinishTasks(String name);}

这些工作肯定是需要雇员工去做的(去实现老板定义的接口)

publicclassEmployeeimplementsBoss{    @OverridepublicvoiddoSomethinig(){        System.out.println("员工工作中 ...");    }    @OverridepublicvoidfinishTasks(String name){        System.out.println("员工正在完成项目 " + name + " ...");    }}

我们先使用静态代理,这时候我们雇一个项目经理负责代理员工完成工作,可能有点不恰当哈,先这么理解吧;(同样需要实现老板的接口,代理员工执行任务)

publicclassManagerimplementsBoss{    private Employee employee = new Employee();    @OverridepublicvoiddoSomethinig(){        // 员工完成工作之前        System.out.println(">>>>>员工完成工作之前");        // 员工正在完成工作        employee.doSomethinig();        // 员工完成工作之后        System.out.println("员工完成工作之后>>>>>");    }    @OverridepublicvoidfinishTasks(String name){        // 员工完成工作之前        System.out.println(">>>>>员工完成工作之前");        // 员工正在完成工作        employee.finishTasks(name);        // 员工完成工作之后        System.out.println("员工完成工作之后>>>>>");    }}

写个测试类

publicclassTestProxy{    publicstaticvoidmain(String[] args){        Manager manager = new Manager();        manager.doSomethinig();        manager.finishTasks("Java静态代理");    }}

刚开始,我也一直很疑惑,员工都已经实现Boss的所有方法了,而且在测试类中也直接new出来员工对象了,直接员工.方法执行不就完了,为什么还要多此一举使用一个代理类来完成执行呢?先看测试执行结果:

>>>>>员工完成工作之前员工工作中 ...员工完成工作之后>>>>>
>>>>>员工完成工作之前员工正在完成项目 Java静态代理 ...员工完成工作之后>>>>>

可以看出在项目经理代理类中,我们其实是可以在员工方法执行之前和执行之后做一些操作的,具体可以做什么和能做什么,你们发挥自己想象力;

代理模式应用在实际项目中,是能够帮我们完成很多事情的,比如个大框架中最常见的日志记录,数据库事务控制,权限验证等等,就不一一列举了(当然它们使用的肯定不是静态代理,而是接下来要说的动态代理了);

但是静态代理又一个非常大的弊端,就是每个接口都需要一个代理类去实现和执行,随着业务的数量越来越复杂的时候,代理类的代码量也是十分惊人的,这对于项目来说是很难去管理维护的;而动态代理的出现,正是用来解决这个问题的;

在Java的动态代理机制中,有两个至关重要的对象:

InvocationHandler 接口Proxy 类

我们看看JDK API是怎么描述InvocationHandler 的(摘自JDK API 1.6.0中文版)

publicinterfaceInvocationHandlerInvocationHandler 是代理实例的调用处理程序实现的接口。每个代理实例都具有一个关联的调用处理程序。对代理实例调用方法时,将对方法调用进行编码并将其指派到它的调用处理程序的 invoke 方法。invoke方法描述(摘自JDKAPI 1.6.0中文版)invokeObjectinvoke(Objectproxy,Methodmethod,Object[]args)throwsThrowable    在代理实例上处理方法调用并返回结果。    在与方法关联的代理实例上调用方法时,将在调用处理程序上调用此方法。参数:    proxy        - 在其上调用方法的代理实例,指代我们所代理的那个真实对象    method        - 对应于在代理实例上调用的接口方法的 Method 实例。        -Method 对象的声明类将是在其中声明方法的接口,该接口可以是代理类赖以继承方法的代理接口的超接口。        - 指代的是我们所要调用真实对象的某个方法的Method对象    args        - 包含传入代理实例上方法调用的参数值的对象数组,如果接口方法不使用参数,则为 null        - 基本类型的参数被包装在适当基本包装器类(如 java.lang.Integerjava.lang.Boolean)的实例中。        - 指代的是调用真实对象某个方法时接受的参数返回:    从代理实例的方法调用返回的值。    如果接口方法的声明返回类型是基本类型,则此方法返回的值一定是相应基本包装对象类的实例;    否则,它一定是可分配到声明返回类型的类型。    如果此方法返回的值为 null 并且接口方法的返回类型是基本类型,则代理实例上的方法调用将抛出 NullPointerException    否则,如果此方法返回的值与上述接口方法的声明返回类型不兼容,则代理实例上的方法调用将抛出 ClassCastException

我们再来看看Proxy类(摘自JDK API 1.6.0中文版)

public classProxyextendsObjectimplementsSerializableProxy 提供用于创建动态代理类和实例的静态方法,它还是由这些方法创建的所有动态代理类的超类。Proxy.newProxyInstance方法(摘自JDK API 1.6.0中文版)
public static Object newProxyInstance(    ClassLoader loader,    Class<?>[] interfaces,    InvocationHandler h)    throws IllegalArgumentException    返回一个指定接口的代理类实例,该接口可以将方法调用指派到指定的调用处理程序。        - 此方法相当于:            Proxy.getProxyClass(loader, interfaces).            getConstructor(new Class[] { InvocationHandler.class }).            newInstance(new Object[] { handler });        - Proxy.newProxyInstance 抛出 IllegalArgumentException,原因与 Proxy.getProxyClass 相同。
参数:    loader        - 定义代理类的类加载器        - ClassLoader对象,定义了由哪个ClassLoader对象来对生成的代理对象进行加载    interfaces        - 代理类要实现的接口列表        - Interface对象的数组,表示的是我将要给我需要代理的对象提供一组什么接口        - 如果我提供了一组接口给它,那么这个代理对象就宣称实现了该接口(多态),这样我就能调用这组接口中的方法了    h        - 指派方法调用的调用处理程序        - InvocationHandler对象,表示的是当我这个动态代理对象在调用方法的时候,会关联到哪一个InvocationHandler对象上返回:   一个带有代理类的指定调用处理程序的代理实例,它由指定的类加载器定义,并实现指定的接口

现在,我们使用动态代理来决绝刚才的问题,Boss和员工还是原来的

publicinterfaceBoss{    publicvoiddoSomethinig();    publicvoidfinishTasks(String name);}

员工

publicclassEmployeeimplementsBoss{    @OverridepublicvoiddoSomethinig(){        System.out.println("员工工作中 ...");    }    @OverridepublicvoidfinishTasks(String name){        System.out.println("员工正在完成项目 " + name + " ...");    }}

这时候我们使用动态代理,雇一个领导,来代理所有的事情;

publicclassLeaderimplementsInvocationHandler {    private Object target;    // 返回一个代理对象,并绑定被代理对象public Object getProxyInstance(Object object) {        this.target = object;        // Proxy的newProxyInstance方法需要三个参数        return Proxy.newProxyInstance(            // 1.一个类加载器,通常可以从已经被加载的对象中获取类加载器            object.getClass().getClassLoader(),            // 2.希望代理实现的接口列表            object.getClass().getInterfaces(),            // 3.一个InvocationHandler接口的实现            this);    }    @Override    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {        // 这里我们简单输出一下invoke的第二第三个参数        System.out.println("method : " + method);        System.out.println("args : " + args);        if (args != null) {        System.out.print("arg : ");        for (Object arg : args) {            System.out.print(arg + " ");           }            System.out.println();        }        // 员工完成工作之前        System.out.println(">>>>>员工完成工作之前");        // 员工正在完成工作        Object invoke = method.invoke(target, args);        // 员工完成工作之后        System.out.println("员工完成工作之后>>>>>");        return invoke;    }}

测试类:

publicclassLeaderTest{    publicstaticvoidmain(String[] args){        Employee employee = new Employee();        Leader leader = new Leader();        Boss boss = (Boss) leader.getProxyInstance(employee);        boss.doSomethinig();        boss.finishTasks("Java动态代理");    }}

控制台输出:

Method : public abstract void com.guitu18.Boss.doSomethinig()args : null>>>>>员工完成工作之前员工工作中 ...员工完成工作之后>>>>>Method : public abstract void com.guitu18.Boss.finishTasks(java.lang.String)args : [Ljava.lang.Object;@1c7c054arg : Java动态代理 >>>>>员工完成工作之前员工正在完成项目 Java动态代理 ...员工完成工作之后>>>>>

我们在方法中打印invoke方法的第二个参数Method method,从控制台看出,我们在调用方法的时候,实际上使用的是代理对象来调用真实对象的方法的:

Method : publicabstractvoidcom.guitu18.Boss.doSomethinig()Method : publicabstractvoidcom.guitu18.Boss.finishTasks(java.lang.String)

而打印invoke方法的第三个参数Object[] args时我们发现,该数组其实就是真实方法接收的参数,如果没有则为null;

args : null
args : [Ljava.lang.Object;@1c7c054arg : Java动态代理

现在,我们可以在method.invoke方法的前后都加上自己的一些操作;

在各大框架中,使用动态代理的比比皆是,比如如著名的Spring框架的AOP原理,比如Shiro的权限验证,拦截器等等;

从以上代码中,我们也可以看出,使用动态代理之后,代理类的代码量已经被固定下来了,不会随着业务的复杂和庞大而变得越来越多;

其实在这里,我们已经可以把代码写成代理工厂模式了,简化一些操作:

publicclassProxyFactory{    publicstatic Object getProxyInstance(final Object target){        return Proxy.newProxyInstance(target.getClass().getClassLoader(), target.getClass().getInterfaces(),                new InvocationHandler() {                    @Override                    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)throws Throwable {                        // 方法执行前                        System.out.println("开始事务...");                       // 执行方法                       Object invoke = method.invoke(target, args);                        // 方法执行后                        System.out.println("提交/回滚事务...");                       return invoke;                    }                });    }}

在ProxyFactory里,提供了一个静态方法,我么仅需要传递进来一个代理类的具体实现,就能够获得一个代理对象,在这个方法中,Proxy.newProxyInstance需要的第三个参数,是以匿名内部类的方式去提供和定义的,更加简洁和灵活;

编写测试类:

publicclassProxyFactoryTest{    publicstaticvoidmain(String[] args){        Boss boss = (Boss) ProxyFactory.getProxyInstance(new Employee());        boss.doSomethinig();        boss.finishTasks("Java动态代理");    }}

控制台输出:

开始事务...员工工作中 ...提交/回滚事务...开始事务...员工正在完成项目 Java动态代理 ...提交/回滚事务...

在动态代理技术里,由于不管用户调用代理对象的什么方法,都是调用开发人员编写的处理器的invoke方法(这相当于invoke方法拦截到了代理对象的方法调用)。

并且,开发人员通过invoke方法的参数,还可以在拦截的同时,知道用户调用的是什么方法,因此利用这两个特性,就可以实现一些特殊需求;

例如:

数据库事务的操作,在方法执行前开启事务,执行完毕提交事务,如果方法执行出错,回滚事务; 拦截用户的访问请求,以检查用户是否有访问权限,有权限继续执行,没权限不执行做其他操作; 增强,动态为某个对象添加额外的功能;

尾巴:

  1. 动态代理是十分强大的设计模式,代理类的代码量被固定下来,不会因为业务的逐渐庞大而庞大;

  2. 可以实现AOP编程,实际上静态代理也可以实现,总的来说,AOP可以算作是代理模式的一个典型应用;

  3. 解耦,通过参数就可以判断真实类,不需要事先实例化,更加灵活多变;


文章分类: Java
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