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,带着老婆儿子一齐逛公园。儿子还有一个 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,我会不不摔成傻子!”

    我指了指我转过身的伤痕安慰道:“不不的,你看,这是爸爸小日后摔的。”

    话还这麼说话,小家伙哭的更厉害了:“那什么都有 说我长大后就会和你一样傻了,我不不,我不不!”

    老婆忍不住发飙:“别哭了,你缘何会变傻呢?你看你爸,你爸傻吗?”

    我赶紧签署道:“是啊,你看我多聪明!”

    儿子:“真的,不骗我?”

    老婆:“当然!”

    儿子:“原先否则 老爸全是傻子,当年缘何会娶你你你这种母老虎呢?”

    我、老婆:……

那此是代理模式

  所谓代理,什么都有 还有一个 人否则 还有一个 机构代表原先人否则 原先机构采取行动。在其他状态下,还有一个 客户愿意否则 只能直接引用还有一个 对象,而代理对象不会 在客户端和目标对象之间起到中介的左右。

  代理模式:给某还有一个 对象提供还有一个 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,原先不会 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,代理模式什么都有 设置还有一个 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复杂化访问依据。一般而言会分有一种:静态代理、动态代理和CGLIB代理

  代理模式行态如下:

静态代理

  静态代理须要代理对象和被代理对象实现一样的接口,我们歌词 都歌词 我们歌词 都歌词 儿儿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,相信我们歌词 都歌词 我们歌词 都歌词 儿儿看后代码也知道了

  优点:不会 在不修改目标对象的前提下扩展目标对象的功能

  缺点:否则 须要代理多个类,每个类全是还有一个 代理类,会是因为代理类无限制扩展;否则 类富含多个依据,同样的代理逻辑须要反复实现、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全是进行修改

  还有一个 静态代理只能代理还有一个 类,这麼有这麼那此依据不会 实现同还有一个 代理类来代理任意对象呢?肯定有的,也什么都有 下面讲到的:动态代理

动态代理

  代理类在线程池池运行时创建的代理依据被成为动态代理。 也什么都有 说,你你这种状态下,代理类并全是在Java代码中定义的,什么都有 在运行时根据我们歌词 都歌词 我们歌词 都歌词 儿儿在Java代码中的“指示”动态生成的。下面我们歌词 都歌词 我们歌词 都歌词 儿儿一步一步手动来实现动态代理。下面的示例全是直接针对接口的,就全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,这麼动态代理示例就直接针对接口了,下面示例针对的全是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(也什么都有 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

      你你这种代理类的生成过程是我们歌词 都歌词 我们歌词 都歌词 儿儿当时人实现的,实现不能自己,但排版太繁琐,我们歌词 都歌词 我们歌词 都歌词 儿儿不会 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我们歌词 都歌词 我们歌词 都歌词 儿儿平时手动实现的类,排版更符合我们歌词 都歌词 我们歌词 都歌词 儿儿的编码习惯,看上去更自然其他;两者的实现过程是一样的,什么都有 javapoet排版更好

    2、既然代理类的源代码否则 有了,这麼须要对其编译了,compileJavaFile依据如下

      会在指定目录下看后:$Proxy0.class

    3、加载$Proxy0.class,并创建我我觉得例对象(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,并创建我我觉得例对象(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");
        //否则

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,我们歌词 都歌词 我们歌词 都歌词 儿儿就不会 利用它进行操作了,演示结果如下

    删剪工程地址:proxy-java-file,删剪流程图如下

    此时的Proxy类能创建任何接口的实例,处里了静态代理发生的代理类泛滥、多个依据中代理逻辑反复实现的问题报告 ;但有个问题报告 我想知道我们歌词 都歌词 我们歌词 都歌词 儿儿注意到:$Proxy0.java有必要持久化到磁盘吗,我们歌词 都歌词 我们歌词 都歌词 儿儿不会 直接编译内存中的代理类的字符串源代码,得到$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,我们歌词 都歌词 我们歌词 都歌词 儿儿直接编译内存中的代理类的字符串源代码,一齐直接在内存中加载$Proxy0.class,不不写、读磁盘,不会 提升不少性能

    删剪工程地址: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,什么都有 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(我们歌词 都歌词 我们歌词 都歌词 儿儿就是会 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

      不会 看后,这麼.java和.class的持久化

    此时就完美什么日后?否则 现在有另外还有一个 接口ISendMessage,代理逻辑全是

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

    我们歌词 都歌词 我们歌词 都歌词 儿儿该缘何办? 针对ISendMessage又重新写还有一个 Proxy?显然还匮乏灵活,说的简单点:此种代理不会 代理任何接口,否则 代理逻辑确是固定死的,只能自定义,从全是造成有一种代理逻辑会还有一个 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,这麼我们歌词 都歌词 我们歌词 都歌词 儿儿就将它抽出来,提供代理逻辑接口

    删剪工程地址: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化了不少,涉及到代理逻辑接口:InvacationHandler的处里

    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("}");

    // 这里不会



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、调用状态如下

    此时Proxy就不会 删剪通用了,不会 生成任何接口的代理对象了,就是会 实现任意的代理逻辑;至此,我们歌词 都歌词 我们歌词 都歌词 儿儿完成了还有一个 简易的仿JDK实现的动态代理

  JDK的动态代理

    我们歌词 都歌词 我们歌词 都歌词 儿儿来看看JDK下动态代理的实现,示例工程:proxy-jdk,测试结果就不展示了,我们歌词 都歌词 我们歌词 都歌词 儿儿来看看JDK下Proxy.newInstance依据,还有一个 参数

      1、Classloader:类加载器,我们歌词 都歌词 我们歌词 都歌词 儿儿不会 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,你你这种我我觉得很容易理解,我们歌词 都歌词 我们歌词 都歌词 儿儿应该允许我们歌词 都歌词 我们歌词 都歌词 儿儿当时人实现的代理类一齐实现多个接口。我们歌词 都歌词 我们歌词 都歌词 儿儿上述手动实现中只传入还有一个 接口,是为了复杂化实现;

      3、InvocationHandler:你你这种没那此好说的,与我们歌词 都歌词 我们歌词 都歌词 儿儿的实现一致,用于自定义代理逻辑

    我们歌词 都歌词 我们歌词 都歌词 儿儿来追下源码,看看JDK的动态代理算不算与我们歌词 都歌词 我们歌词 都歌词 儿儿的手动实现算不算一致

    与我们歌词 都歌词 我们歌词 都歌词 儿儿的自定义实现差这麼多,利用反射,逐个接口、逐个依据进行处里;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富含个是有静态常量:saveGeneratedFiles,标识算不算持久化代理类的class文件,默认值是false,也什么都有 不持久化,我们歌词 都歌词 我们歌词 都歌词 儿儿不会 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的动态代理累似 ,实现的效果也基本一致,否则 实现原理上还是有差别的

  JDK的动态代理还有一个 限制,什么都有 使用动态代理的对象须要实现还有一个 或多个接口,而CGLIB这麼你你这种限制,具体区别全是本文范畴了,我们歌词 都歌词 我们歌词 都歌词 儿儿自行去查阅资料

应用场景

  长篇大论讲了这麼多,我们歌词 都歌词 我们歌词 都歌词 儿儿却时不时这麼讲动态代理的作用,使用动态代理我们歌词 都歌词 我们歌词 都歌词 儿儿不会 在不改变源码的状态下,对目标对象的目标依据进行前置或后置增强处里。这有点不太符合我们歌词 都歌词 我们歌词 都歌词 儿儿的二根线走到底的编程逻辑,你你这种编程模型还有一个 专业名称叫AOP,面向切面编程,具体案例有如下:

  1、spring的事务,事务的开启不会 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(目标对象须要完成的事);

  2、日志记录,我们歌词 都歌词 我们歌词 都歌词 儿儿不会 在不改变原有实现的基础上,对目标对象进行日志的输出,可日后置处里,记录参数状态,也可日后置处里,记录返回的结果;

  3、web编程,传入参数的校验;

  4、web编程,权限的控制就是会 用aop来实现;

  假如明白了AOP,这麼那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,全是代理对象类

  2、手动实现动态代理,我们歌词 都歌词 我们歌词 都歌词 儿儿分了三版

    第一版:代理类源代码持久化,为了便于理解,我们歌词 都歌词 我们歌词 都歌词 儿儿将代理类的java文件和class文件持久化到了磁盘,此时处里了静态代理中代理类泛滥的问题报告 ,我们歌词 都歌词 我们歌词 都歌词 儿儿的代理类工厂(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文件原先就什么都有 临时文件,将其加上,不不读写磁盘,不会 提高带宽;但此时有个问题报告 ,我们歌词 都歌词 我们歌词 都歌词 儿儿的代理逻辑却写死了,也什么都有 还有一个 代理类工厂只能生产有一种代理逻辑的代理类对象,否则 我们歌词 都歌词 我们歌词 都歌词 儿儿有多种代理逻辑,这麼就须要有多个代理类工厂,显然灵活性匮乏高,还有优化空间;

    第三版:代理逻辑接口化,供用户自定义,此时代理类工厂就不会 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,我我觉得什么都有 简单的模拟,但流程却是一致的,有兴趣的不会 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