說說 Java 代理模式

事例

小張是一個普普通通的碼農,每天勤勤懇懇地碼代碼。某天中午小張剛要去吃飯,一個電話打到了他的手機上?!笆荴X公司的小張嗎?我是YY公司的王AA”?!芭?,是王總啊,有什么事情嗎?”。溝通過后,小張弄明白了,原來客戶有個需求,剛好負責這方面開發的是小張,客戶就直接找到了他。不過小張卻沒有答應客戶的請求,而是讓客戶找產品經理小李溝通。

是小張著急去吃面而甩鍋嗎?并不是,只是為了使故事可以套到代理模式上。我們先看一下代理模式的定義: * 為其他對象提供一種代理,以控制對這個對象的訪問。(Provide a surrogate or placeholder for another object to control access to it)

對照定義,碼農小張可以映射為其他對象,產品經理小李為小張的代理。我們通過JAVA代碼,表述上面事例。

靜態代理

1.抽象角色

基于面向對象的思想,首先定義一個碼農接口,它有一個實現用戶需求的方法。

public interface ICoder {

public void implDemands(String demandName);

}

2.真實角色

我們假設小張是JAVA程序員,定義一個JAVA碼農類,他通過JAA語言實現需求。

public class JavaCoder implements ICoder{

private String name;

public JavaCoder(String name){

this.name = name;

}

@Override

public void implDemands(String demandName) {

System.out.println(name + " implemented demand:" + demandName + " in JAVA!");

}

}

3.代理角色

委屈一下產品經理,將其命名為碼農代理類,同時讓他實現ICoder接口。

public class CoderProxy implements ICoder{

private ICoder coder;

public CoderProxy(ICoder coder){

this.coder = coder;

}

@Override

public void implDemands(String demandName) {

coder.implDemands(demandName);

}

}

上面一個接口,兩個類,就實現了代理模式。Are you kidding me?這么簡單?是的,就是這么簡單。 我們通過一個場景類,模擬用戶找產品經理增加需求。

public class Customer {

public static void main(String args[]){

//定義一個java碼農

ICoder coder = new JavaCoder("Zhang");

//定義一個產品經理

ICoder proxy = new CoderProxy(coder);

//讓產品經理實現一個需求

proxy.implDemands();

}

}

運行程序,結果如下:

Zhang implemented demand:Add user manageMent in JAVA!

產品經理充當了程序員的代理,客戶把需求告訴產品經理,并不需要和程序員接觸??吹竭@里,有些機智的程序員發現了問題。你看,產品經理就把客戶的需求轉達了一下,怪不得我看產品經理這么不爽。

產品經理當然不只是轉達用戶需求,他還有很多事情可以做。比如,該項目決定不接受新增功能的需求了,對修CoderProxy類做一些修改:

public class CoderProxy implements ICoder{

private ICoder coder;

public CoderProxy(ICoder coder){

this.coder = coder;

}

@Override

public void implDemands(String demandName) {

if(demandName.startsWith("Add")){

System.out.println("No longer receive 'Add' demand");

return;

}

coder.implDemands(demandName);

}

}

這樣,當客戶再有增加功能的需求時,產品經理就直接回絕了,程序員無需再對這部分需求做過濾。

總結

我們對上面的事例做一個簡單的抽象:

代理模式包含如下角色:

Subject:抽象主題角色??梢允墙涌?,也可以是抽象類。

RealSubject:真實主題角色。業務邏輯的具體執行者。

ProxySubject:代理主題角色。內部含有RealSubject的引用,負責對真實角色的調用,并在真實主題角色處理前后做預處理和善后工作。

代理模式優點:

職責清晰 真實角色只需關注業務邏輯的實現,非業務邏輯部分,后期通過代理類完成即可。

高擴展性 不管真實角色如何變化,由于接口是固定的,代理類無需做任何改動。

動態代理

前面講的主要是靜態代理。那么什么是動態代理呢?

假設有這么一個需求,在方法執行前和執行完成后,打印系統時間。這很簡單嘛,非業務邏輯,只要在代理類調用真實角色的方法前、后輸出時間就可以了。像上例,只有一個implDemands方法,這樣實現沒有問題。但如果真實角色有10個方法,那么我們要寫10遍完全相同的代碼。有點追求的碼農,肯定會對這種方法感到非常不爽。有些機智的小伙伴可能想到了用AOP解決這個問題。非常正確。莫非AOP和動態代理有什么關系?沒錯!AOP用的恰恰是動態代理。

代理類在程序運行時創建的代理方式被稱為動態代理。也就是說,代理類并不需要在Java代碼中定義,而是在運行時動態生成的。相比于靜態代理, 動態代理的優勢在于可以很方便的對代理類的函數進行統一的處理,而不用修改每個代理類的函數。對于上例打印時間的需求,通過使用動態代理,我們可以做一個“統一指示”,對所有代理類的方法進行統一處理,而不用逐一修改每個方法。下面我們來具體介紹下如何使用動態代理方式實現我們的需求。

與靜態代理相比,抽象角色、真實角色都沒有變化。變化的只有代理類。因此,抽象角色、真實角色,參考ICoder和JavaCodr。

在使用動態代理時,我們需要定義一個位于代理類與委托類之間的中介類,也叫動態代理類,這個類被要求實現InvocationHandler接口:

public class CoderDynamicProxy implements InvocationHandler{

//被代理的實例

private ICoder coder;

public CoderDynamicProxy(ICoder _coder){

this.coder = _coder;

}

//調用被代理的方法

@Override

public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {

System.out.println(System.currentTimeMillis());

Object result = method.invoke(coder, args);

System.out.println(System.currentTimeMillis());

return result;

}

}

當我們調用代理類對象的方法時,這個“調用”會轉送到中介類的invoke方法中,參數method標識了我們具體調用的是代理類的哪個方法,args為這個方法的參數。

我們通過一個場景類,模擬用戶找產品經理更改需求。

public class DynamicClient {

public static void main(String args[]){

//要代理的真實對象

ICoder coder = new JavaCoder("Zhang");

//創建中介類實例

InvocationHandler ?handler = new CoderDynamicProxy(coder);

//獲取類加載器

ClassLoader cl = coder.getClass().getClassLoader();

//動態產生一個代理類

ICoder proxy = (ICoder) Proxy.newProxyInstance(cl, coder.getClass().getInterfaces(), handler);

//通過代理類,執行doSomething方法;

proxy.implDemands("Modify user management");

}

}

執行結果如下:

1501728574978

Zhang implemented demand:Modify user management in JAVA!

1501728574979

通過上述代碼,就實現了,在執行委托類的所有方法前、后打印時間。還是那個熟悉的小張,但我們并沒有創建代理類,也沒有時間ICoder接口。這就是動態代理。

總結

總結一下,一個典型的動態代理可分為以下四個步驟:

創建抽象角色

創建真實角色

通過實現InvocationHandler接口創建中介類

通過場景類,動態生成代理類

如果只是想用動態代理,看到這里就夠了。但如果想知道為什么通過proxy對象,就能夠執行中介類的invoke方法,以及生成的proxy對象是什么樣的,可以繼續往下看。

源碼分析(JDK7)

看到這里的小伙伴,都是有追求的程序員。上面的場景類中,通過

//動態產生一個代理類

ICoder proxy = (ICoder) Proxy.newProxyInstance(cl, coder.getClass().getInterfaces(), handler);

動態產生了一個代理類。那么這個代理類是如何產生的呢?我們通過代碼一窺究竟。

Proxy類的newProxyInstance方法,主要業務邏輯如下:

//生成代理類class,并加載到jvm中

Class cl = getProxyClass0(loader, interfaces);

//獲取代理類參數為InvocationHandler的構造函數

final Constructor cons = cl.getConstructor(constructorParams);

//生成代理類,并返回

return newInstance(cons, ih);

上面代碼做了三件事:

根據傳入的參數interfaces動態生成一個類,它實現interfaces中的接口,該例中即ICoder接口的implDemands方法。假設動態生成的類為$Proxy0。

通過傳入的classloder,將剛生成的$Proxy0類加載到jvm中。

利用中介類,調用$Proxy0的$Proxy0(InvocationHandler)構造函數,創建$Proxy0類的實例,其InvocationHandler屬性,為我們創建的中介類。

上面的核心,就在于getProxyClass0方法:

private static Class getProxyClass0(ClassLoader loader,

Class... interfaces) {

if (interfaces.length > 65535) {

throw new IllegalArgumentException("interface limit exceeded");

}

// If the proxy class defined by the given loader implementing

// the given interfaces exists, this will simply return the cached copy;

// otherwise, it will create the proxy class via the ProxyClassFactory

return proxyClassCache.get(loader, interfaces);

}

在Proxy類中有個屬性proxyClassCache,這是一個WeakCache類型的靜態變量。它指示了類加載器和代理類之間的映射。所以proxyClassCache的get方法用于根據類加載器來獲取Proxy類,如果已經存在則直接從cache中返回,如果沒有則創建一個映射并更新cache表。

我們跟一下代理類的創建流程:

調用Factory類的get方法,而它又調用了ProxyClassFactory類的apply方法,最終找到下面一行代碼:

//Generate the specified proxy class.

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

就是它,生成了代理類。

查看動態生成的代理類

通過上面的分析,我們已經知道Proxy類動態創建代理類的流程。那創建出來的代理類到底是什么樣子的呢?我們可以通過下面的代碼,手動生成:

public class CodeUtil {

public static void main(String[] args) throws IOException {

byte[] classFile = ProxyGenerator.generateProxyClass("TestProxyGen", JavaCoder.class.getInterfaces());

File file = new File("D:/aaa/TestProxyGen.class");

FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file);

fos.write(classFile);

fos.flush();

fos.close();

}

}

通過反編譯工具查看生成的class文件:

import java.lang.reflect.InvocationHandler;

import java.lang.reflect.Method;

import java.lang.reflect.Proxy;

import java.lang.reflect.UndeclaredThrowableException;

import model.proxy.ICoder;

public final class TestProxyGen extends Proxy

implements ICoder

{

private static Method m1;

private static Method m0;

private static Method m3;

private static Method m2;

public TestProxyGen(InvocationHandler paramInvocationHandler)

throws

{

super(paramInvocationHandler);

}

public final boolean equals(Object paramObject)

throws

{

try

{

return ((Boolean)this.h.invoke(this, m1, new Object[] { paramObject })).booleanValue();

}

catch (RuntimeException localRuntimeException)

{

throw localRuntimeException;

}

catch (Throwable localThrowable)

{

}

throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);

}

public final int hashCode()

throws

{

try

{

return ((Integer)this.h.invoke(this, m0, null)).intValue();

}

catch (RuntimeException localRuntimeException)

{

throw localRuntimeException;

}

catch (Throwable localThrowable)

{

}

throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);

}

public final void implDemands(String paramString)

throws

{

try

{

this.h.invoke(this, m3, new Object[] { paramString });

return;

}

catch (RuntimeException localRuntimeException)

{

throw localRuntimeException;

}

catch (Throwable localThrowable)

{

}

throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);

}

public final String toString()

throws

{

try

{

return (String)this.h.invoke(this, m2, null);

}

catch (RuntimeException localRuntimeException)

{

throw localRuntimeException;

}

catch (Throwable localThrowable)

{

}

throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);

}

static

{

try

{

m1 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("equals", new Class[] { Class.forName("java.lang.Object") });

m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode", new Class[0]);

m3 = Class.forName("model.proxy.ICoder").getMethod("implDemands", new Class[] { Class.forName("java.lang.String") });

m2 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("toString", new Class[0]);

return;

}

catch (NoSuchMethodException localNoSuchMethodException)

{

throw new NoSuchMethodError(localNoSuchMethodException.getMessage());

}

catch (ClassNotFoundException localClassNotFoundException)

{

}

throw new NoClassDefFoundError(localClassNotFoundException.getMessage());

}

}

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