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,带着女人男人儿子同時 逛公园。儿子2人及跑在前面,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!”

    我指了指我头上的伤痕安慰道:“不必的,你看,这是爸爸小以前摔的。”

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

    女人男人忍不住发飙:“别哭了,你为社 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?”

    女人男人:“当然!”

    儿子:“八个由于老爸都有傻子,当年为社 会娶你你这个 母老虎呢?”

    我、女人男人:……

哪此是代理模式

  所谓代理,只是2人及由于八个机构代表2人及由于八个机构采取行动。在有些清况 下,八个客户我应该 由于只能直接引用八个对象,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:给某八个对象提供八个代理或占位符,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,八个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,代理模式只是设置八个上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繁复访问措施。一般而言会分你这个 :静态代理、动态代理和CGLIB代理

  代理模式形状如下:

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,我们我们我们我们我们我们 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,此时也只能代理IUserDao类型的被代理对象。测试结果就不展示了,相信我们我们我们我们我们我们 都看代码也知道了

  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:由于需要代理多个类,每个类都有八个代理类,会由于代理类无限制扩展;由于类含高多个措施,同样的代理逻辑需要反复实现、应用到每个措施上,一旦接口增加措施,目标对象与代理对象都有进行修改

  八个静态代理只能代理八个类,那末有那末哪此措施还才能实现同八个代理类来代理任意对象呢?肯定有的,也只是下面讲到的:动态代理

动态代理

  代理类在应用应用程序时创建的代理措施被成为动态代理。 也只是说,你这个 清况 下,代理类并都有在Java代码中定义的,只是在运行时根据我们我们我们我们我们我们 在Java代码中的“指示”动态生成的。下面我们我们我们我们我们我们 一步一步手动来实现动态代理。下面的示例都有直接针对接口的,就都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,那末动态代理示例就直接针对接口了,下面示例针对的都有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(也只是生成代理类的java源文件),generateJavaFile措施如下

      生成的代理类:$Proxy0.java 如下

      你这个 代理类的生成过程是我们我们我们我们我们我们 人及实现的,实现不难 ,但排版太繁琐,我们我们我们我们我们我们 还才能用javapoet来生成代理类源代码,generateJavaFileByJavaPoet措施如下

      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我们我们我们我们我们 平时手动实现的类,排版更符合我们我们我们我们我们我们 的编码习惯,看上去更自然有些;两者的实现过程是一样的,只是javapoet排版更好

    2、既然代理类的源代码由于有了,那末需要对其编译了,compileJavaFile措施如下

      会在指定目录下都看:$Proxy0.class

    3、加载$Proxy0.class,并创建实在例对象(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,并创建实在例对象(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");
        //由于字节码文件发生
        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,我们我们我们我们我们我们 就还才能利用它进行操作了,演示结果如下

    全版工程地址:proxy-java-file,全版流程图如下

    此时的Proxy类能创建任何接口的实例,补救了静态代理发生的代理类泛滥、多个措施中代理逻辑反复实现的问题图片图片;但有个问题图片图片我不知道我们我们我们我们我们我们 注意到:$Proxy0.java有必要持久化到磁盘吗,我们我们我们我们我们我们 还才能直接编译内存中的代理类的字符串源代码,得到$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,我们我们我们我们我们我们 直接编译内存中的代理类的字符串源代码,同時 直接在内存中加载$Proxy0.class,不必写、读磁盘,还才能提升不少性能

    全版工程地址: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,只是减少了.java和.class文件的持久化;其中用到了第三方工具:com.itranswarp.compile(我们我们我们我们我们我们 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

      还才能都看,那末.java和.class的持久化

    此时就完美了吗?由于现在有另外八个接口ISendMessage,代理逻辑都有

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

    我们我们我们我们我们我们 该为社 办? 针对ISendMessage又重新写八个Proxy?显然还不足英文灵活,说的简单点:此种代理还才能代理任何接口,已经 代理逻辑确是固定死的,只能自定义,八个会造成你这个 代理逻辑会八个代理工厂(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只能自定义,那末我们我们我们我们我们我们 就将它抽出来,提供代理逻辑接口

    全版工程地址: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复了不少,涉及到代理逻辑接口:InvacationHandler的补救

    generateJavaFile(...)措施

/**
 * 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);

    // 代理对象构造措施
    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);

    // 接口措施
    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<>();     // 措施参数值
        List<String> paramTypeList = new ArrayList<>(); // 措施参数类型
        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、调用清况 如下

    此时Proxy就还才能全版通用了,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,我们我们我们我们我们我们 完成了八个简易的仿JDK实现的动态代理

  JDK的动态代理

    我们我们我们我们我们我们 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,我们我们我们我们我们我们 来看看JDK下Proxy.newInstance措施,八个参数

      1、Classloader:类加载器,我们我们我们我们我们我们 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,你这个 实在很容易理解,我们我们我们我们我们我们 应该允许我们我们我们我们我们我们 人及实现的代理类同時 实现多个接口。我们我们我们我们我们我们 上述手动实现中只传入八个接口,是为了繁复实现;

      3、InvocationHandler:你这个 没哪此好说的,与我们我们我们我们我们我们 的实现一致,用于自定义代理逻辑

    我们我们我们我们我们我们 来追下源码,看看JDK的动态代理是是不是与我们我们我们我们我们我们 的手动实现是是不是一致

    与我们我们我们我们我们我们 的自定义实现差太大,利用反射,逐个接口、逐个措施进行补救;ProxyClassFactory负责生成代理类的Class对象,主要由apply措施负责,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,标识是是不是持久化代理类的class文件,默认值是false,也只是不持久化,我们我们我们我们我们我们 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,使用措施与JDK的动态代理同类,实现的效果也基本一致,已经 实现原理上还是有差别的

  JDK的动态代理八个限制,只是使用动态代理的对象需要实现八个或多个接口,而CGLIB那末你这个 限制,具体区别都有本文范畴了,我们我们我们我们我们我们 自行去查阅资料

应用场景

  长篇大论讲了那末多,我们我们我们我们我们我们 却总爱那末讲动态代理的作用,使用动态代理我们我们我们我们我们我们 还才能在不改变源码的清况 下,对目标对象的目标措施进行前置或后置增强补救。这有点不太符合我们我们我们我们我们我们 的三根线走到底的编程逻辑,你这个 编程模型八个专业名称叫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,数据库的操作发生两者之间(目标对象需要完成的事);

  2、日志记录,我们我们我们我们我们我们 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,还才能前置补救,记录参数清况 ,也还才能前置补救,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;

  假若明白了AOP,那末哪此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,都有代理对象类

  2、手动实现动态代理,我们我们我们我们我们我们 分了三版

    第一版:代理类源代码持久化,为了便于理解,我们我们我们我们我们我们 将代理类的java文件和class文件持久化到了磁盘,此时补救了静态代理中代理类泛滥的问题图片图片,我们我们我们我们我们我们 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文件八个就只是临时文件,将其加进去,不必读写磁盘,还才能提高时延;但此时有个问题图片图片,我们我们我们我们我们我们 的代理逻辑却写死了,也只是八个代理类工厂只能生产你这个 代理逻辑的代理类对象,由于我们我们我们我们我们我们 有多种代理逻辑,那末就需要有多个代理类工厂,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,用户想为社 定义就为社 定义;

  3、示例参考的是mybatis中mapper的生成过程,实在只是简单的模拟,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