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时逛公园。儿子有有另一一两个人所有所有跑在前面,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,我会不需要摔成傻子!”

    我指了指我眼前 的伤痕安慰道:“不需要的,你看,这是爸爸小就让摔的。”

    话还真难说话,小家伙哭的更厉害了:“那就让说我长大后就会和你一样傻了,我并非 ,我并非 !”

    女人男人忍不住发飙:“别哭了,你缘何会变傻呢?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?”

    女人男人:“当然!”

    儿子:“另有有另一俩个将会老爸有的是傻子,当年缘何会娶你这人 母老虎呢?”

    我、女人男人:……

哪此是代理模式

  所谓代理,就让有有另一一两个人所有所有将会有有另一俩个机构代表另有有另一一两个人所有所有将会另有有另一俩个机构采取行动。在许多情况下,有有另一俩个客户我应该 将会只有直接引用有有另一俩个对象,而代理对象并能在客户端和目标对象之间起到中介的左右。

  代理模式:给某有有另一俩个对象提供有有另一俩个代理或占位符,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,另有有另一俩个并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,代理模式就让设置有有另一俩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复访问依据。一般而言会分一种生活生活:静态代理、动态代理和CGLIB代理

  代理模式内部管理如下:

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,亲戚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,此时也只有代理IUserDao类型的被代理对象。测试结果就不展示了,相信亲戚亲戚亲戚朋友看多代码也知道了

  优点:并能在不修改目标对象的前提下扩展目标对象的功能

  缺点:将会需要代理多个类,每个类有的是有有有另一俩个代理类,会愿因代理类无限制扩展;将会类中含多个依据,同样的代理逻辑需要反复实现、应用到每个依据上,一旦接口增加依据,目标对象与代理对象有的是进行修改

  有有另一俩个静态代理只有代理有有另一俩个类,真难有真难哪此依据并能实现同有有另一俩个代理类来代理任意对象呢?肯定有的,也就让下面讲到的:动态代理

动态代理

  代理类在任务管理器运行时创建的代理依据被成为动态代理。 也就让说,这人 情况下,代理类并有的是在Java代码中定义的,就让在运行时根据亲戚亲戚亲戚朋友在Java代码中的“指示”动态生成的。下面亲戚亲戚亲戚朋友一步一步手动来实现动态代理。下面的示例有的是直接针对接口的,有的是的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,真难动态代理示例就直接针对接口了,下面示例针对的有的是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(也就让生成代理类的java源文件),generateJavaFile依据如下

      生成的代理类:$Proxy0.java 如下

      这人 代理类的生成过程是亲戚亲戚亲戚朋友个人所有所有实现的,实现真难,但排版太繁琐,亲戚亲戚亲戚朋友并能用javapoet来生成代理类源代码,generateJavaFileByJavaPoet依据如下

      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亲戚朋友平时手动实现的类,排版更符合亲戚亲戚亲戚朋友的编码习惯,看上去更自然许多;两者的实现过程是一样的,就让javapoet排版更好

    2、既然代理类的源代码将会有了,真难需要对其编译了,compileJavaFile依据如下

      会在指定目录下看多:$Proxy0.class

    3、加载$Proxy0.class,并创建我我其实例对象(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,并创建我我其实例对象(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");
        //将会字节码文件占据


        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,亲戚亲戚亲戚朋友就并能利用它进行操作了,演示结果如下

    完整篇 工程地址:proxy-java-file,完整篇 流程图如下

    此时的Proxy类能创建任何接口的实例,避免了静态代理占据 的代理类泛滥、多个依据中代理逻辑反复实现的问題;但有个问題我想知道亲戚亲戚亲戚朋友注意到:$Proxy0.java有必要持久化到磁盘吗,亲戚亲戚亲戚朋友并能直接编译内存中的代理类的字符串源代码,得到$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,亲戚亲戚亲戚朋友直接编译内存中的代理类的字符串源代码,同时直接在内存中加载$Proxy0.class,不需要写、读磁盘,并能提升不少性能

    完整篇 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,就让减少了.java和.class文件的持久化;其中用到了第三方工具:com.itranswarp.compile(亲戚亲戚亲戚朋友也并能拓展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

      并能看多,真难.java和.class的持久化

    此时就完美哪年?将会现在有另外有有另一俩个接口ISendMessage,代理逻辑有的是

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

    亲戚亲戚亲戚朋友该缘何办? 针对ISendMessage又重新写有有另一俩个Proxy?显然还欠缺灵活,说的简单点:此种代理并能代理任何接口,许多代理逻辑确是固定死的,只有自定义,另有有另一俩个会造成一种生活生活代理逻辑会有有有另一俩个代理工厂(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有自定义,真难亲戚亲戚亲戚朋友就将它抽出来,提供代理逻辑接口

    完整篇 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的避免

    generateJavaFile(...)依据

/**
 * 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);

    // 代理对象构造依据
    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);

    // 接口依据
    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<>();     // 依据参数值
        List<String> paramTypeList = new ArrayList<>(); // 依据参数类型
        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("}");

    // 这里并能将字符串生成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就并能完整篇 通用了,并能生成任何接口的代理对象了,也并能实现任意的代理逻辑;至此,亲戚亲戚亲戚朋友完成了有有另一俩个简易的仿JDK实现的动态代理

  JDK的动态代理

    亲戚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,亲戚亲戚亲戚朋友来看看JDK下Proxy.newInstance依据,有有有另一俩个参数

      1、Classloader:类加载器,亲戚亲戚亲戚朋友并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,这人 我我其实很容易理解,亲戚亲戚亲戚朋友应该允许亲戚亲戚亲戚朋友个人所有所有实现的代理类同时实现多个接口。亲戚亲戚亲戚朋友上述手动实现中只传入有有另一俩个接口,是为了繁复实现;

      3、InvocationHandler:这人 没哪此好说的,与亲戚亲戚亲戚朋友的实现一致,用于自定义代理逻辑

    亲戚亲戚亲戚朋友来追下源码,看看JDK的动态代理是有无与亲戚亲戚亲戚朋友的手动实现是有无一致

    与亲戚亲戚亲戚朋友的自定义实现差不多,利用反射,逐个接口、逐个依据进行避免;ProxyClassFactory负责生成代理类的Class对象,主要由apply依据负责,调用了

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

    来生成代理类的Class;ProxyGenerator中含个是有静态常量:saveGeneratedFiles,标识是有无持久化代理类的class文件,默认值是false,也就让不持久化,亲戚亲戚亲戚朋友并能通过设置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,使用依据与JDK的动态代理这类,实现的效果也基本一致,许多实现原理上还是有差别的

  JDK的动态代理有有有另一俩个限制,就让使用动态代理的对象需要实现有有另一俩个或多个接口,而CGLIB真难这人 限制,具体区别有的是本文范畴了,亲戚亲戚亲戚朋友自行去查阅资料

应用场景

  长篇大论讲了真难多,亲戚亲戚亲戚朋友却一直真难讲动态代理的作用,使用动态代理亲戚亲戚亲戚朋友并能在不改变源码的情况下,对目标对象的目标依据进行前置或后置增强避免。这有点痛 不太符合亲戚亲戚亲戚朋友的第根小线走到底的编程逻辑,这人 编程模型有有有另一俩个专业名称叫AOP,面向切面编程,具体案例有如下:

  1、spring的事务,事务的开启并能作为前置增强,事务的提交或回滚作为后置增强,数据库的操作占据 两者之间(目标对象需要完成的事);

  2、日志记录,亲戚亲戚亲戚朋友并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,可就让置避免,记录参数情况,也可就让置避免,记录返回的结果;

  3、web编程,传入参数的校验;

  4、web编程,权限的控制也并能用aop来实现;

  假如有一天明白了AOP,真难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,有的是代理对象类

  2、手动实现动态代理,亲戚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问題,亲戚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文件另有有另一俩个就就让临时文件,将其打上去,不需要读写磁盘,并能提高下行速率 单位;但此时有个问題,亲戚亲戚亲戚朋友的代理逻辑却写死了,也就让有有另一俩个代理类工厂只有生产一种生活生活代理逻辑的代理类对象,将会亲戚亲戚亲戚朋友有多种代理逻辑,真难就需要有多个代理类工厂,显然灵活性欠缺高,还有优化空间;

    第三版:代理逻辑接口化,供用户自定义,此时代理类工厂就并能代理任何接口、任何代理逻辑了,反正代理逻辑是用户自定义传入,用户想缘何定义就缘何定义;

  3、示例参考的是mybatis中mapper的生成过程,我其实就让简单的模拟,但流程却是一致的,有兴趣的并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