事例
小张是一个普普通通的码农,每天勤勤恳恳地码代码。某天中午小张刚要去吃饭,一个电话打到了他的手机上。“是XX公司的小张吗?我是YY公司的王AA”。“哦,是王总啊,有什么事情吗?”。沟通过后,小张弄明白了,原来客户有个需求,刚好负责这方面开发的是小张,客户就直接找到了他。不过小张却没有答应客户的请求,而是让客户找产品经理小李沟通。
是小张着急去吃面而甩锅吗?并不是,只是为了使故事可以套到代理模式上。我们先看一下代理模式的定义: * 为其他对象提供一种代理,以控制对这个对象的访问。(Provide a surrogate or placeholder for another object to control access to it)
对照定义,码农小张可以映射为其他对象,产品经理小李为小张的代理。我们通过JAVA代码,表述上面事例。
静态代理
1.抽象角色
基于面向对象的思想,首先定义一个码农接口,它有一个实现用户需求的方法。
public interface ICoder {
public void implDemands(String demandName);
}
2.真实角色
我们假设小张是JAVA程序员,定义一个JAVA码农类,他通过JAA语言实现需求。
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
委屈一下产品经理,将其命名为码农代理类,同时让他实现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);
}
}
上面一个接口,两个类,就实现了代理模式。Are you kidding me?这么简单?是的,就是这么简单。 我们通过一个场景类,模拟用户找产品经理增加需求。
public class Customer {
public static void main(String args[]){
//定义一个java码农
ICoder coder = new JavaCoder("Zhang");
//定义一个产品经理
ICoder proxy = new CoderProxy(coder);
//让产品经理实现一个需求
proxy.implDemands();
}
}
运行程序,结果如下:
Zhang implemented demand:Add user manageMent in JAVA!
产品经理充当了程序员的代理,客户把需求告诉产品经理,并不需要和程序员接触。看到这里,有些机智的程序员发现了问题。你看,产品经理就把客户的需求转达了一下,怪不得我看产品经理这么不爽。
产品经理当然不只是转达用户需求,他还有很多事情可以做。比如,该项目决定不接受新增功能的需求了,对修CoderProxy类做一些修改:
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);
}
}
这样,当客户再有增加功能的需求时,产品经理就直接回绝了,程序员无需再对这部分需求做过滤。
总结
我们对上面的事例做一个简单的抽象:
代理模式包含如下角色:
- Subject:抽象主题角色。可以是接口,也可以是抽象类。
- RealSubject:真实主题角色。业务逻辑的具体执行者。
- ProxySubject:代理主题角色。内部含有RealSubject的引用,负责对真实角色的调用,并在真实主题角色处理前后做预处理和善后工作。
代理模式优点:
- 职责清晰 真实角色只需关注业务逻辑的实现,非业务逻辑部分,后期通过代理类完成即可。
- 高扩展性 不管真实角色如何变化,由于接口是固定的,代理类无需做任何改动。
动态代理
前面讲的主要是静态代理。那么什么是动态代理呢?
假设有这么一个需求,在方法执行前和执行完成后,打印系统时间。这很简单嘛,非业务逻辑,只要在代理类调用真实角色的方法前、后输出时间就可以了。像上例,只有一个implDemands方法,这样实现没有问题。但如果真实角色有10个方法,那么我们要写10遍完全相同的代码。有点追求的码农,肯定会对这种方法感到非常不爽。有些机智的小伙伴可能想到了用AOP解决这个问题。非常正确。莫非AOP和动态代理有什么关系?没错!AOP用的恰恰是动态代理。
代理类在程序运行时创建的代理方式被称为动态代理。也就是说,代理类并不需要在Java代码中定义,而是在运行时动态生成的。相比于静态代理, 动态代理的优势在于可以很方便的对代理类的函数进行统一的处理,而不用修改每个代理类的函数。对于上例打印时间的需求,通过使用动态代理,我们可以做一个“统一指示”,对所有代理类的方法进行统一处理,而不用逐一修改每个方法。下面我们来具体介绍下如何使用动态代理方式实现我们的需求。
与静态代理相比,抽象角色、真实角色都没有变化。变化的只有代理类。因此,抽象角色、真实角色,参考ICoder和JavaCodr。
在使用动态代理时,我们需要定义一个位于代理类与委托类之间的中介类,也叫动态代理类,这个类被要求实现InvocationHandler接口:
public class CoderDynamicProxy implements InvocationHandler{
//被代理的实例
private ICoder coder;
public CoderDynamicProxy(ICoder _coder){
this.coder = _coder;
}
//调用被代理的方法
@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;
}
}
当我们调用代理类对象的方法时,这个“调用”会转送到中介类的invoke方法中,参数method标识了我们具体调用的是代理类的哪个方法,args为这个方法的参数。
我们通过一个场景类,模拟用户找产品经理更改需求。
public class DynamicClient {
public static void main(String args[]){
//要代理的真实对象
ICoder coder = new JavaCoder("Zhang");
//创建中介类实例
InvocationHandler handler = new CoderDynamicProxy(coder);
//获取类加载器
ClassLoader cl = coder.getClass().getClassLoader();
//动态产生一个代理类
ICoder proxy = (ICoder) Proxy.newProxyInstance(cl, coder.getClass().getInterfaces(), handler);
//通过代理类,执行doSomething方法;
proxy.implDemands("Modify user management");
}
}
执行结果如下:
1501728574978
Zhang implemented demand:Modify user management in JAVA!
1501728574979
通过上述代码,就实现了,在执行委托类的所有方法前、后打印时间。还是那个熟悉的小张,但我们并没有创建代理类,也没有时间ICoder接口。这就是动态代理。
总结
总结一下,一个典型的动态代理可分为以下四个步骤:
- 创建抽象角色
- 创建真实角色
- 通过实现InvocationHandler接口创建中介类
- 通过场景类,动态生成代理类
如果只是想用动态代理,看到这里就够了。但如果想知道为什么通过proxy对象,就能够执行中介类的invoke方法,以及生成的proxy对象是什么样的,可以继续往下看。
源码分析(JDK7)
看到这里的小伙伴,都是有追求的程序员。上面的场景类中,通过
//动态产生一个代理类 ICoder proxy = (ICoder) Proxy.newProxyInstance(cl, coder.getClass().getInterfaces(), handler);
动态产生了一个代理类。那么这个代理类是如何产生的呢?我们通过代码一窥究竟。
Proxy类的newProxyInstance方法,主要业务逻辑如下:
//生成代理类class,并加载到jvm中
Class<?> cl = getProxyClass0(loader, interfaces);
//获取代理类参数为InvocationHandler的构造函数
final Constructor<?> cons = cl.getConstructor(constructorParams);
//生成代理类,并返回
return newInstance(cons, ih);
上面代码做了三件事:
- 根据传入的参数interfaces动态生成一个类,它实现interfaces中的接口,该例中即ICoder接口的implDemands方法。假设动态生成的类为$Proxy0。
- 通过传入的classloder,将刚生成的$Proxy0类加载到jvm中。
- 利用中介类,调用$Proxy0的$Proxy0(InvocationHandler)构造函数,创建$Proxy0类的实例,其InvocationHandler属性,为我们创建的中介类。
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类中有个属性proxyClassCache,这是一个WeakCache类型的静态变量。它指示了类加载器和代理类之间的映射。所以proxyClassCache的get方法用于根据类加载器来获取Proxy类,如果已经存在则直接从cache中返回,如果没有则创建一个映射并更新cache表。
我们跟一下代理类的创建流程:
调用Factory类的get方法,而它又调用了ProxyClassFactory类的apply方法,最终找到下面一行代码:
//Generate the specified proxy class. byte[] proxyClassFile = ProxyGenerator.generateProxyClass(proxyName, interfaces);
就是它,生成了代理类。
查看动态生成的代理类
通过上面的分析,我们已经知道Proxy类动态创建代理类的流程。那创建出来的代理类到底是什么样子的呢?我们可以通过下面的代码,手动生成:
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();
}
}
通过反编译工具查看生成的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());
}
}
这样,我们就理解,为什么调用代理类的implDemands方法,回去执行中介类的invoke方法了。