静态代理与动态代理

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本文深入探讨Java中的代理模式，包括静态代理与动态代理的概念、实现原理及其应用案例。通过具体的代码示例，展示了如何创建静态代理类和动态代理类，以及它们在实际编程中的作用。

静态代理与动态代理

代理模式是常用的Java 设计模式，它的特征是代理类与委托类有同样的接口，代理类主要负责为委托类预处理消息、过滤消息、把消息转发给委托类，以及事后处理消息等。代理类与委托类之间通常会存在关联关系，一个代理类的对象与一个委托类的对象关联，代理类的对象本身并不真正实现服务，而是通过调用委托类的对象的相关方法，来提供特定的服务。

按照代理类的创建时期，代理类可分为两种。

静态代理类：
由程序员创建或由特定工具自动生成源代码，再对其编译。在程序运行前，代理类的.class文件就已经存在了。

动态代理类：在程序运行时，运用反射机制动态创建而成。

二、静态代理类
如下， HelloServiceProxy 类是代理类，HelloServiceImpl类是委托类，这两个类都实现了HelloService接口。其中HelloServiceImpl类是HelloService接口的真正实现者，而HelloServiceProxy类是通过调用HelloServiceImpl 类的相关方法来提供特定服务的。HelloServiceProxy类的echo()方法和getTime()方法会分别调用被代理的HelloServiceImpl 对象的echo()方法和getTime()方法，并且在方法调用前后都会执行一些简单的打印操作。

由此可见，代理类可以为委托类预处理消息、把消息转发给委托类和事后处理消息等。

例程1 HelloService.java
package proxy;
import java.util.Date;
public interface HelloService{
   public String echo(String msg);
   public Date getTime();
}
例程2 HelloServiceImpl.java
package proxy;
import java.util.Date;
public class HelloServiceImpl implements HelloService{
   public String echo(String msg){
     return "echo:"+msg;
   }
   public Date getTime(){
    return new Date();
   }
}
例程3 HelloServiceProxy.java
package proxy;
import java.util.Date;
public class HelloServiceProxy implements HelloService{
   private HelloService helloService; //表示被代理的HelloService 实例
   public HelloServiceProxy(HelloService helloService){
     this.helloService=helloService;
   }
   public void setHelloServiceProxy(HelloService helloService){
      this.helloService=helloService;
   }
   public String echo(String msg){
     System.out.println("before calling echo()"); //预处理
     String result=helloService.echo(msg); //调用被代理的HelloService 实例的echo()方法
     System.out.println("after calling echo()"); //事后处理
     return result;
   }
   public Date getTime(){
     System.out.println("before calling getTime()"); //预处理
     Date date=helloService.getTime(); //调用被代理的HelloService 实例的getTime()方法
     System.out.println("after calling getTime()"); //事后处理
     return date;
    }
}
   在Client1 类的main()方法中，先创建了一个HelloServiceImpl对象，又创建了一个HelloServiceProxy对象，
最后调用HelloServiceProxy对象的echo()方法。
例程4 Client1.java
package proxy;
public class Client1{
   public static void main(String args[]){
    HelloService helloService=new HelloServiceImpl();
    HelloService helloServiceProxy=new HelloServiceProxy(helloService);
    System.out.println(helloServiceProxy.echo("hello"));
   }
}
运行Client1 类，打印结果如下：
before calling echo()
after calling echo()
echo:hello

例程3 的HelloServiceProxy 类的源代码是由程序员编写的，在程序运行前，它的.class文件就已经存在了，这种代理类称为静态代理类。

三、动态代理类
与静态代理类对照的是动态代理类，动态代理类的字节码在程序运行时由Java反射机制动态生成，无需程序员手工编写它的源代码。动态代理类不仅简化了编程工作，而且提高了软件系统的可扩展性，因为Java 反射机制可以生成任意类型的动态代理类。java.lang.reflect 包中的Proxy类和InvocationHandler 接口提供了生成动态代理类的能力。

Proxy类提供了创建动态代理类及其实例的静态方法。
（1）getProxyClass()静态方法负责创建动态代理类，它的完整定义如下：

public static Class<?> getProxyClass(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces) throws IllegalArgumentException

参数loader 指定动态代理类的类加载器，参数interfaces 指定动态代理类需要实现的所有接口。

（2）newProxyInstance()静态方法负责创建动态代理类的实例，它的完整定义如下：

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

参数loader 指定动态代理类的类加载器，参数interfaces 指定动态代理类需要实现的所有接口，参数handler 指定与动态代理类关联的 InvocationHandler 对象。

以下两种方式都创建了实现Foo接口的动态代理类的实例：
/**** 方式一 ****/
//创建InvocationHandler对象
InvocationHandler handler = new MyInvocationHandler(...);

//创建动态代理类
Class proxyClass = Proxy.getProxyClass(Foo.class.getClassLoader(), new Class[] { Foo.class });

//创建动态代理类的实例
Foo foo = (Foo) proxyClass.getConstructor(new Class[] { InvocationHandler.class }).
newInstance(new Object[] { handler });

/**** 方式二 ****/
//创建InvocationHandler对象
InvocationHandler handler = new MyInvocationHandler(...);

//直接创建动态代理类的实例
Foo foo = (Foo) Proxy.newProxyInstance(Foo.class.getClassLoader(),new Class[] { Foo.class }, handler);

由Proxy类的静态方法创建的动态代理类具有以下特点：
   动态代理类是public、final和非抽象类型的；
   动态代理类继承了java.lang.reflect.Proxy类；
   动态代理类的名字以“$Proxy”开头；
   动态代理类实现getProxyClass()和newProxyInstance()方法中参数interfaces指定的所有接口；

Proxy 类的isProxyClass(Class<?> cl)静态方法可用来判断参数指定的类是否为动态代理类。只有通过Proxy类创建的类才是动态代理类；

动态代理类都具有一个public 类型的构造方法，该构造方法有一个InvocationHandler 类型的参数。

由Proxy类的静态方法创建的动态代理类的实例具有以下特点：
1. 假定变量foo 是一个动态代理类的实例，并且这个动态代理类实现了Foo 接口，那么“foo instanceof Foo”的值为true。把变量foo强制转换为Foo类型是合法的：
(Foo) foo //合法

2.每个动态代理类实例都和一个InvocationHandler 实例关联。Proxy 类的getInvocationHandler(Object proxy)静态方法返回与参数proxy指定的代理类实例所关联的InvocationHandler 对象。

3.假定Foo接口有一个amethod()方法，那么当程序调用动态代理类实例foo的amethod()方法时，该方法会调用与它关联的InvocationHandler 对象的invoke()方法。

InvocationHandler 接口为方法调用接口，它声明了负责调用任意一个方法的invoke()方法：
Object invoke(Object proxy,Method method,Object[] args) throws Throwable

参数proxy指定动态代理类实例，参数method指定被调用的方法，参数args 指定向被调用方法传递的参数，invoke()方法的返回值表示被调用方法的返回值。

四、最后看一个实例：
HelloServiceProxyFactory 类的getHelloServiceProxy()静态方法负责创建实现了HelloService接口的动态代理类的实例。

例程5 HelloServiceProxyFactory.java
package proxy;
import java.lang.reflect.*;
public class HelloServiceProxyFactory {
   /** 创建一个实现了HelloService 接口的动态代理类的实例
    * 参数helloService 引用被代理的HelloService 实例
    */
   public static HelloService getHelloServiceProxy(final HelloService helloService){
   //创建一个实现了InvocationHandler接口的匿名类的实例
   InvocationHandler handler=new InvocationHandler(){
      public Object invoke(Object proxy,Method method,Object args[])throws Exception{
        System.out.println("before calling "+method); //预处理
        Object result=method.invoke(helloService,args);
       //调用被代理的HelloService 实例的方法
        System.out.println("after calling "+method); //事后处理
        return result;
       }
     };
    Class classType=HelloService.class;
    return (HelloService)Proxy.newProxyInstance(classType.getClassLoader(),
        new Class[]{classType},
        handler);
    }
}
如下所示的Client2 类先创建了一个HelloServiceImpl 实例，然后创建了一个动态代理类实例helloServiceProxy，
最后调用动态代理类实例的echo()方法。
例程6 Client2.java
package proxy;
public class Client2{
   public static void main(String args[]){
    HelloService helloService=new HelloServiceImpl();
    HelloService helloServiceProxy=HelloServiceProxyFactory.getHelloServiceProxy(helloService);
    System.out.println("动态代理类的名字为"+helloServiceProxy.getClass().getName());
    System.out.println(helloServiceProxy.echo("Hello"));
   }
}
运行Client2，打印结果如下：
动态代理类的名字为$Proxy0
before calling public abstract java.lang.String proxy.HelloService.echo(java.lang.String)
after calling public abstract java.lang.String proxy.HelloService.echo(java.lang.String)
echo:Hello
从结果看出，动态代理类的名字为$Proxy0。