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,带着女人儿子共同逛公园。儿子一十个 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,我会回会摔成傻子!”

    我指了指我身后的伤痕安慰道:“回会的,你看,这是爸爸小那我摔的。”

    话还没有说话,小家伙哭的更厉害了:“那却说说我长大后就会和你一样傻了,我好的反义词,我好的反义词!”

    女人忍不住发飙:“别哭了,你为什么在么在变傻呢?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:“当然!”

    儿子:“那我机会老爸也能傻子,当年为什么在么在娶许多母老虎呢?”

    我、女人:……

哪些是代理模式

  所谓代理,却说一十个 多 人机会一十个 多 机构代表那我人机会那我机构采取行动。在许多情况表下,一十个 多 客户愿意机会也能直接引用一十个 多 对象,而代理对象都里能 在客户端和目标对象之间起到中介的左右。

  代理模式:给某一十个 多 对象提供一十个 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,那我都里能 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,代理模式却说设置一十个 多 上方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措施。一般而言会分一种生活:静态代理、动态代理和CGLIB代理

  代理模式形态如下:

静态代理

  静态代理也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,此时却说能代理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:都里能 在不修改目标对象的前提下扩展目标对象的功能

  缺点:机会也能代理多个类,每个类都会有一十个 多 代理类,会意味代理类无限制扩展;机会类中含多个措施,同样的代理逻辑也能反复实现、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也能进行修改

  一十个 多 静态代理也能代理一十个 多 类,没有有没哪些措施都里能 实现同一十个 多 代理类来代理任意对象呢?肯定有的,也却说下面讲到的:动态代理

动态代理

  代理类在线程池池运行时创建的代理措施被成为动态代理。 也却说说,许多情况表下,代理类并也能在Java代码中定义的,却说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。下面的示例也能直接针对接口的,就也能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,没有动态代理示例就直接针对接口了,下面示例针对的也能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(也却说生成代理类的java源文件),generateJavaFile措施如下

      生成的代理类:$Proxy0.java 如下

      许多代理类的生成过程是亲戚亲戚朋友人们实现的,实现比较慢,但排版太繁琐,亲戚亲戚朋友都里能 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,看上去更自然许多;两者的实现过程是一样的,却说javapoet排版更好

    2、既然代理类的源代码机会有了,没有也能对其编译了,compileJavaFile措施如下

      会在指定目录下看一遍:$Proxy0.class

    3、加载$Proxy0.class,并创建确实例对象(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,并创建确实例对象(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");
        //机会字节码文件存在
        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,亲戚亲戚朋友就都里能 利用它进行操作了,演示结果如下

    完全工程地址:proxy-java-file,完全流程图如下

    此时的Proxy类能创建任何接口的实例,外理了静态代理存在的代理类泛滥、多个措施中代理逻辑反复实现的什么的问题;但有个什么的问题他不知道亲戚亲戚朋友注意到:$Proxy0.java有必要持久化到磁盘吗,亲戚亲戚朋友都里能 直接编译内存中的代理类的字符串源代码,得到$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,共同直接在内存中加载$Proxy0.class,回会写、读磁盘,都里能 提升不少性能

    完全工程地址: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,却说减少了.java和.class文件的持久化;其中用到了第三方工具:com.itranswarp.compile(亲戚亲戚朋友也都里能 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

      都里能 看一遍,没有.java和.class的持久化

    此时就完美好久?机会现在有另外一十个 多 接口ISendMessage,代理逻辑也能

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

    亲戚亲戚朋友该咋办? 针对ISendMessage又重新写一十个 多 Proxy?显然还缺乏灵活,说的简单点:此种代理都里能 代理任何接口,而且 代理逻辑确是固定死的,也能自定义,那我会造成一种生活代理逻辑会有一十个 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也能自定义,没有亲戚亲戚朋友就将它抽出来,提供代理逻辑接口

    完全工程地址: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的外理

    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("}");

    // 这里都里能

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、调用情况表如下

    此时Proxy就都里能 完全通用了,都里能 生成任何接口的代理对象了,也都里能 实现任意的代理逻辑;至此,亲戚亲戚朋友完成了一十个 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措施,有一十个 多 参数

      1、Classloader:类加载器,亲戚亲戚朋友都里能 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,许多确实很容易理解,亲戚亲戚朋友应该允许亲戚亲戚朋友人们实现的代理类共同实现多个接口。亲戚亲戚朋友上述手动实现中只传入一十个 多 接口,是为了多样化实现;

      3、InvocationHandler:许多没哪些好说的,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的动态代理算不算与亲戚亲戚朋友的手动实现算不算一致

    与亲戚亲戚朋友的自定义实现差没有来太多,利用反射,逐个接口、逐个措施进行外理;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中含个是有静态常量:saveGeneratedFiles,标识算不算持久化代理类的class文件,默认值是false,也却说不持久化,亲戚亲戚朋友都里能 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的动态代理相似,实现的效果也基本一致,而且 实现原理上还是有差别的

  JDK的动态代理有一十个 多 限制,却说使用动态代理的对象也能实现一十个 多 或多个接口,而CGLIB没有许多限制,具体区别也能本文范畴了,亲戚亲戚朋友自行去查阅资料

应用场景

  长篇大论讲了没有多,亲戚亲戚朋友却老是没有讲动态代理的作用,使用动态代理亲戚亲戚朋友都里能 在不改变源码的情况表下,对目标对象的目标措施进行前置或后置增强外理。这不为什么在么在不太符合亲戚亲戚朋友的两根线走到底的编程逻辑,许多编程模型有一十个 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,事务的开启都里能 作为前置增强,事务的提交或回滚作为后置增强,数据库的操作存在两者之间(目标对象也能完成的事);

  2、日志记录,亲戚亲戚朋友都里能 在不改变原有实现的基础上,对目标对象进行日志的输出,可那我置外理,记录参数情况表,也可那我置外理,记录返回的结果;

  3、web编程,传入参数的校验;

  4、web编程,权限的控制也都里能 用aop来实现;

  而且明白了AOP,没有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,也能代理对象类

  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,此时外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文件那我就却说临时文件,将其加在,回会读写磁盘,都里能 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,也却说一十个 多 代理类工厂也能生产一种生活代理逻辑的代理类对象,机会亲戚亲戚朋友有多种代理逻辑,没有就也能有多个代理类工厂,显然灵活性缺乏高,还有优化空间;

    第三版:代理逻辑接口化,供用户自定义,此时代理类工厂就都里能 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,用户想为什么在么在定义就为什么在么在定义;

  3、示例参考的是mybatis中mapper的生成过程,确实却说简单的模拟,但流程却是一致的,有兴趣的都里能 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