Java代理模式汇总

Posted 2020-08-27

简介

代理模式即Proxy Pattern，23种java常用设计模式之一。其定义为：对其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。

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UML类图

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静态代理

目标接口

public interface Subject {

    public void execute();
    
}

 目标实现类

public class RealSubject implements Subject {

    private String a;

    public RealSubject(String a) {
        this.a = a;
    }

    @Override
    public void execute() {
        System.out.println("do biz, " + a);
    }

}

 代理类

public class StaticProxy implements Subject {

    private Subject subject;

    public StaticProxy(Subject subject) {
        this.subject = subject;
    }

    @Override
    public void execute() {
        System.out.println("before executing");
        subject.execute();
        System.out.println("after executing");
    }

}

 测试类

public class StaticProxyTest {

    public static void main(String[] args) {
        Subject subject = new RealSubject("hello");
        StaticProxy proxy = new StaticProxy(subject);
        proxy.execute();
    }
    
}

运行结果输出

before executing
do biz, hello
after executing

 

通过这种方法，利用代理类在目标类执行核心方法前后添加了相应辅助逻辑。

但值得注意的是，当在代码阶段规定这种代理关系，StaticProxy类通过编译器编译成.class文件，当系统运行时，此.class已经存在了。这种静态的代理模式固然在访问无法访问的资源，增强现有的接口业务功能方面有很大的优点，但是大量使用这种静态代理，会使我们系统内类的规模增大，且不易维护；并且由于StaticProxy和RealSubject的功能本质上是相同的，StaticProxy只是起到了中介的作用，这种代理在系统中的存在，会导致系统结构比较臃肿和松散。

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JDK动态代理

JDK从1.3版本起自带的动态代理机制由java.lang.reflect.Proxy实现，使用时必须创建一个实现了java.lang.reflect.InvocationHandler接口的动态代理类，该接口只有一个方法：

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

 参数：

 proxy - 在其上调用方法的代理实例method - 对应于在代理实例上调用的接口方法的 Method 实例。 

 Method 对象的声明类将是在其中声明方法的接口，该接口可以是代理类赖以继承方法的代理接口的超接口。

 args - 包含传入代理实例上方法调用的参数值的对象数组，如果接口方法不使用参数，则为 null。基本类型的参数被包装在适当基本包装器类（如 java.lang.Integer 或 java.lang.Boolean）的实例中。

 

动态代理工作的基本模式就是将自己的方法功能的实现交给 InvocationHandler角色，外界对Proxy角色中的每一个方法的调用，Proxy角色都会交给InvocationHandler来处理，而InvocationHandler则调用具体对象角色的方法。如下图所示： 

再来看Proxy如何创建出一个代理对象，常用的方法为：

public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,
                                      Class<?>[] interfaces,
                                      InvocationHandler h)
                               throws IllegalArgumentException

参数：
loader - 定义代理类的类加载器
interfaces - 代理类要实现的接口列表
h - 指派方法调用的调用处理程序该方法返回的对象是实现了参数interfaces中指明的接口的子类对象，因此强制要求目标类必须是接口。

接下来通过示例代码演示动态代理的使用方式

目标接口

public interface Subject {

    public void doBiz();
    
}

 目标实现类

public class RealSubject implements Subject {

    private String a;

    public RealSubject(String a) {
        this.a = a;
    }

    @Override
    public void doBiz() {
        System.out.println("do biz, " + a);
    }

}

 动态代理类

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;

public class DynamicProxy implements InvocationHandler {

    private Object target;

    public DynamicProxy(Object target) {
        this.target = target;
    }

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
            throws Throwable {
        System.out.println("before executing");
        Object result = method.invoke(target, args);
        System.out.println("after executing");
        return result;
    }

}

 测试类

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Proxy;

public class DynamicProxyTest {

    public static void main(String[] args) {
        Subject subject = new RealSubject("hello");
        InvocationHandler handler = new DynamicProxy(subject);
        Subject proxy = (Subject) Proxy.newProxyInstance(
                Subject.class.getClassLoader(), new Class[] { Subject.class },
                handler);  // 由于第二个参数传入了Subject.class，因此返回的代理对象实现了该接口，可以转换为Subject对象
        System.out.println("proxy = " + proxy.getClass().getName());
        if (proxy instanceof Proxy) {
            System.out.println("proxy implements java.lang.reflect.Proxy");
        }
        if (proxy instanceof Subject) {
            System.out.println("proxy implements Subject");
        }
        proxy.doBiz();
    }

}

 运行结果输出

proxy = com.sun.proxy.$Proxy0
proxy implements java.lang.reflect.Proxy
proxy implements Subject
before executing
do biz, hello
after executing

第一行输出为代理对象的名称，第二、三行表明代理对象实现了java.lang.reflect.Proxy接口和Subject接口，后面的打印结果与静态代理时一致。

 所以JDK动态代理有个显著的特点（限制）：某个类必须有实现的接口，而生成的代理类也只能代理某个类接口定义的方法。下面介绍的Cglib动态代理就不存在此类限制。

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Cglib动态代理

 Cglib是一个第三方类库，用于创建动态代理，包括Spring AOP在内多个框架都内部集成了Cglib，而它底层也利用了ASM操纵字节码。Cglib类库的框架图如下：

使用Cglib创建动态代理与JDK原生的动态代理不同之处在于它并不强制要求目标类为接口，因此可以对于普通Java类进行代理。

使用时需要在pom.xml配置两个依赖：

<dependency>
    <groupId>cglib</groupId>
    <artifactId>cglib</artifactId>
    <version>2.2.2</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>asm</groupId>
    <artifactId>asm</artifactId>
    <version>3.3.1</version>
</dependency>

动态代理类需要实现net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor接口（等价于JDK动态代理中的InvocationHandler接口），其中只有一个方法：

public Object intercept(Object object, Method method, Object[] args,
MethodProxy proxy) throws Throwable

参数：

 object - 被代理的对象。

 method - 被代理对象的方法。

 args - 包含传入代理实例上方法调用的参数值的对象数组。

 proxy - 代理对象。

 

接下来通过示例代码演示Cglib动态代理的使用方式

目标类

public class RealSubject {

    private String a;

    public RealSubject(String a) {
        this.a = a;
    }

    public void doBiz() {
        System.out.println("do biz, " + a);
    }

}

 代理类

import java.lang.reflect.Method;

import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;
import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;

public class CglibProxy implements MethodInterceptor {

    @Override
    public Object intercept(Object object, Method method, Object[] args,
            MethodProxy proxy) throws Throwable {
        System.out.println("before executing");
        Object result = proxy.invokeSuper(object, args);
        System.out.println("after executing");
        return result;
    }

}

 目标类工厂

import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;

public class RealSubjectFactory {

    public static RealSubject getInstance(CglibProxy proxy) {
        Enhancer enhancer = new Enhancer();
        enhancer.setSuperclass(RealSubject.class);
        enhancer.setCallback(proxy);
        RealSubject subject = (RealSubject) enhancer.create(
                new Class[] { String.class }, new Object[] { "hello" });   // 返回值是RealSubject的子类对象；如果目标类的构造方法不含参数，则这儿无需传入create()方法的参数 
        return subject;
    }

}

 测试类

public class CglibProxyTest {

    public static void main(String[] args) {
        CglibProxy proxy = new CglibProxy();
        RealSubject subject = RealSubjectFactory.getInstance(proxy);
        subject.doBiz();
    }

}

 运行结果输出

before executing
do biz, hello
after executing

输出结果与静态代理一致。

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 Javassist动态代理

此外，利用javassist字节码生成框架也可以以类似的方式实现动态代理，使用时需要在pom.xml配置依赖：

<dependency>
    <groupId>org.javassist</groupId>
    <artifactId>javassist</artifactId>
    <version>3.18.1-GA</version>
</dependency>

 

接下来直接展示示例代码。

目标接口

public interface Subject {

    public void doBiz();
    
}

目标实现类

public class RealSubject implements Subject {

    private String a;

    public RealSubject(String a) {
        this.a = a;
    }

    @Override
    public void doBiz() {
        System.out.println("do biz, " + a);
    }

}

代理类

import java.lang.reflect.Method;

import javassist.util.proxy.MethodHandler;

public class JavassistProxy implements MethodHandler {

    private Object target;

    public JavassistProxy(Object target) {
        this.target = target;
    }

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Method method2,
            Object[] args) throws Throwable {
        System.out.println("before executing");
        Object result = method.invoke(target, args);
        System.out.println("after executing");
        return result;
    }
    
}

测试类

import javassist.util.proxy.ProxyFactory;
import javassist.util.proxy.ProxyObject;

public class JavassistProxyTest {

    public static void main(String[] args) throws InstantiationException,
            IllegalAccessException {
        Subject subject = new RealSubject("hello");
        ProxyFactory proxyFactory = new ProxyFactory();
        proxyFactory.setInterfaces(new Class[] { Subject.class });
        Subject proxy = (Subject) proxyFactory.createClass().newInstance();
        ((ProxyObject) proxy).setHandler(new JavassistProxy(subject));
        proxy.doBiz();
    }

}

运行结果输出

before executing
do biz, hello
after executing

输出结果与静态代理一致。

 

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REFERENCES

[1] http://jnb.ociweb.com/jnb/jnbNov2005.html

[2] http://www.cnblogs.com/flyoung2008/archive/2013/08/11/3251148.html

[3] http://www.cnblogs.com/xiaoluo501395377/p/3383130.html

[4] http://blog.csdn.net/dreamrealised/article/details/12885739

[5] http://blog.csdn.net/jackiehff/article/details/8621517

[6] https://dzone.com/articles/cglib-missing-manual

[7] http://www.360doc.com/content/14/0801/14/1073512_398598312.shtml

[8] http://javatar.iteye.com/blog/814426

 

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