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,带着一个女人儿子一并逛公园。儿子两个多人跑在前面,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,我会不多摔成傻子!”

    我指了指我眼前 的伤痕安慰道:“不多的,你看,这是爸爸小两个多多摔的。”

    话还没人 说话,小家伙哭的更厉害了:“那某些某些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!”

    一个女人忍不住发飙:“别哭了,你为什么会变傻呢?你看你爸,你爸傻吗?”

    我赶紧宣告道:“是啊,你看我多聪明!”

    儿子:“真的,不骗我?”

    一个女人:“当然!”

    儿子:“两个多多但是老爸全是傻子,当年为什么会娶你有一种母老虎呢?”

    我、一个女人:……

有一种是代理模式

  所谓代理,某些某些两个多人但是两个多机构代表两个多多人但是两个多多机构采取行动。在某些情况下,两个多客户想要但是没人直接引用两个多对象,而代理对象都不多 在客户端和目标对象之间起到中介的左右。

  代理模式:给某两个多对象提供两个多代理或占位符,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,两个多多都不多 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,代理模式某些某些设置两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法子。一般而言会分有一种:静态代理、动态代理和CGLIB代理

  代理模式形态学 如下:

静态代理

  静态代理时需代理对象和被代理对象实现一样的接口,你们 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,此时也没人代理IUserDao类型的被代理对象。测试结果就不展示了,相信你们 看过代码也知道了

  优点:都不多 在不修改目标对象的前提下扩展目标对象的功能

  缺点:但是时需代理多个类,每个类不会两个多代理类,会原困 代理类无限制扩展;但是类蕴含多个法子,同样的代理逻辑时需反复实现、应用到每个法子上,一旦接口增加法子,目标对象与代理对象全是进行修改

  两个多静态代理没人代理两个多类,没人 有没人 有一种法子都不多 实现同两个多代理类来代理任意对象呢?肯定有的,也某些某些下面讲到的:动态代理

动态代理

  代理类在tcp连接时创建的代理法子被成为动态代理。 也某些某些说,有一种情况下,代理类并全是在Java代码中定义的,某些某些在运行时根据你们 在Java代码中的“指示”动态生成的。下面你们 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,没人 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(也某些某些生成代理类的java源文件),generateJavaFile法子如下

      生成的代理类:$Proxy0.java 如下

      有一种代理类的生成过程是你们 当时人实现的,实现不难 ,但排版太繁琐,你们 都不多 用javapoet来生成代理类源代码,generateJavaFileByJavaPoet法子如下

      生成的代理类:JavaPoet$Proxy0.java 如下

    利用javapoet生成的代理类更接近你们 平时手动实现的类,排版更符合你们 的编码习惯,看上去更自然某些;两者的实现过程是一样的,某些某些javapoet排版更好

    2、既然代理类的源代码但是有了,没人 时需对其编译了,compileJavaFile法子如下

      会在指定目录下看过:$Proxy0.class

    3、加载$Proxy0.class,并创建好的反义词例对象(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,并创建好的反义词例对象(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");
        //但是字节码文件趋于稳定
        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,你们 就都不多 利用它进行操作了,演示结果如下

    完整性工程地址:proxy-java-file,完整性流程图如下

    此时的Proxy类能创建任何接口的实例,外理了静态代理趋于稳定的代理类泛滥、多个法子中代理逻辑反复实现的疑问;但有个疑问谁能谁能告诉我你们 注意到:$Proxy0.java有必要持久化到磁盘吗,你们 都不多 直接编译内存中的代理类的字符串源代码,得到$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,你们 直接编译内存中的代理类的字符串源代码,一并直接在内存中加载$Proxy0.class,不多写、读磁盘,都不多 提升不少性能

    完整性工程地址: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,某些某些减少了.java和.class文件的持久化;其中用到了第三方工具:com.itranswarp.compile(你们 也都不多 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

      都不多 看过,没人 .java和.class的持久化

    此时就完美何时?但是现在有另外两个多接口ISendMessage,代理逻辑全是

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

    你们 该为什么办? 针对ISendMessage又重新写两个多Proxy?显然还不够灵活,说的简单点:此种代理都不多 代理任何接口,但是代理逻辑确是固定死的,没人自定义,两个多多会造成有一种代理逻辑会两个多代理工厂(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没人自定义,没人 你们 就将它抽出来,提供代理逻辑接口

    完整性工程地址: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(...)法子

/**
 * 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);

    // 代理对象构造法子
    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);

    // 接口法子
    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<>();     // 法子参数值
        List<String> paramTypeList = new ArrayList<>(); // 法子参数类型
        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("}");

    // 这里都不多

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、调用情况如下

    此时Proxy就都不多 完整性通用了,都不多 生成任何接口的代理对象了,也都不多 实现任意的代理逻辑;至此,你们 完成了两个多简易的仿JDK实现的动态代理

  JDK的动态代理

    你们 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,你们 来看看JDK下Proxy.newInstance法子,两个多多参数

      1、Classloader:类加载器,你们 都不多 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,有一种好的反义词很容易理解,你们 应该允许你们 当时人实现的代理类一并实现多个接口。你们 上述手动实现中只传入两个多接口,是为了多样化实现;

      3、InvocationHandler:有一种没人一种好说的,与你们 的实现一致,用于自定义代理逻辑

    你们 来追下源码,看看JDK的动态代理否是与你们 的手动实现否是一致

    与你们 的自定义实现差不多,利用反射,逐个接口、逐个法子进行外理;ProxyClassFactory负责生成代理类的Class对象,主要由apply法子负责,调用了

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

    来生成代理类的Class;ProxyGenerator蕴含个是有静态常量:saveGeneratedFiles,标识否是持久化代理类的class文件,默认值是false,也某些某些不持久化,你们 都不多 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,使用法子与JDK的动态代理例如,实现的效果也基本一致,但是实现原理上还是有差别的

  JDK的动态代理两个多限制,某些某些使用动态代理的对象时需实现两个多或多个接口,而CGLIB没人 有一种限制,具体区别全是本文范畴了,你们 自行去查阅资料

应用场景

  长篇大论讲了没人 多,你们 却一个劲没人 讲动态代理的作用,使用动态代理你们 都不多 在不改变源码的情况下,对目标对象的目标法子进行前置或后置增强外理。这有点硬不太符合你们 的第一根线走到底的编程逻辑,有一种编程模型两个多专业名称叫AOP,面向切面编程,具体案例有如下:

  1、spring的事务,事务的开启都不多 作为前置增强,事务的提交或回滚作为后置增强,数据库的操作趋于稳定两者之间(目标对象时需完成的事);

  2、日志记录,你们 都不多 在不改变原有实现的基础上,对目标对象进行日志的输出,可两个多多置外理,记录参数情况,也可两个多多置外理,记录返回的结果;

  3、web编程,传入参数的校验;

  4、web编程,权限的控制也都不多 用aop来实现;

  要是明白了AOP,没人 有一种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,你们 分了三版

    第一版:代理类源代码持久化,为了便于理解,你们 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疑问,你们 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文件两个多多就某些某些临时文件,将其加带,不多读写磁盘,都不多 提高速率单位单位 ;但此时有个疑问,你们 的代理逻辑却写死了,也某些某些两个多代理类工厂没人生产有一种代理逻辑的代理类对象,就想要们 有多种代理逻辑,没人 就时需有多个代理类工厂,显然灵活性不够高,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不多 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,用户想为什么定义就为什么定义;

  3、示例参考的是mybatis中mapper的生成过程,好的反义词某些某些简单的模拟,但流程却是一致的,有兴趣的都不多 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