Java代理

代理Proxy:
        Proxy代理模式是一种结构型设计模式,提供了对目标对象另外的访问方式,即通过代理对象访问目标对象。这样做的好处是:可以在目标对象实现的基础上,增强额外的功能操作,即扩展目标对象的功能。代理模式的关键点是代理对象与目标对象,代理对象是对目标对象的扩展,并会调用目标对象。

        按照代理的创建时期,代理类可以分为两种:
        ①静态:由程序员创建代理类或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。
        ②动态:在程序运行时运用反射机制动态创建而成。其中动态代理又分为JDK代理和Cglib代理。

        下面通过例子来分别演示各种代理的实现。

1.1 静态代理
        静态代理在使用时,需要定义接口或者父类,被代理对象与代理对象一起实现相同的接口或者是继承相同父类。

        举个例子,定义一个保存动作的接口:IUserDao.java,然后目标对象实现这个接口的方法UserDao.java,使用静态代理方式,需要在代理对象(UserDaoProxy.java)中也实现IUserDao接口。调用的时候通过调用代理对象的方法来调用目标对象。
需要注意的是,代理对象与目标对象要实现相同的接口,然后通过调用相同的方法来调用目标对象的方法。代理对象含有目标对象的引用,负责对目标对象的调用,并在目标对象处理前后做预处理和善后工作。

        代码如下:
        接口IUserDao.java

/**
* 接口
*/
public interface IUserDao {
   void save();
}

        目标对象:UserDao.java

/**
 * 目标对象实现接口
 */
public class UserDao implements IUserDao {

 @Override
 public void save() {
  System.out.println("----已经保存数据----");
 }

}

        代理对象:UserDaoProxy.java

/**
 * 静态代理对象
 *
 */
public class UserDaoProxy implements IUserDao {

 //接收保存目标对象
 private IUserDao userDao;
 
 public UserDaoProxy(IUserDao userDao) {
  this.userDao = userDao;
 }

 @Override
 public void save() {
  System.out.println("开始事务...");
  //执行目标对象的方法
  userDao.save();
     System.out.println("提交事务...");
 }

}

        测试类:App.java

/**
 * 测试类
 *
 */
public class App {

 public static void main(String[] args) {
  //目标对象
     UserDao userDao = new UserDao();
    
     //代理对象,把目标对象传给代理对象,建立代理关系
     UserDaoProxy proxy = new UserDaoProxy(userDao);

      proxy.save();//执行的是代理的方法
 }
}

        静态代理的优缺点
        优点:可以做到在不修改目标对象的功能前提下,对目标功能扩展。
        缺点:因为代理对象需要与目标对象实现一样的接口,所以会有很多代理类,类太多,代码大量重复。同时,一旦接口增加方法,目标对象与代理对象都要维护。

        为了解决静态代理的缺点,我们可以使用动态代理。

1.2 动态代理
1.2.1 JDK代理
        动态代理有以下特点:
        ①代理对象不需要实现接口
        ②代理对象的生成,是利用JDK的API,动态的在内存中构建代理对象(需要我们指定创建代理对象/目标对象实现的接口的类型)

        在Java中要想实现动态代理机制,需要java.lang.reflect.InvocationHandler接口和 java.lang.reflect.Proxy 类的支持。

        java.lang.reflect.InvocationHandler接口的定义如下:

//Object proxy:被代理的对象  
//Method method:要调用的方法  
//Object[] args:方法调用时所需要参数  
public interface InvocationHandler {  
   public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable;  
}

        java.lang.reflect.Proxy类的定义如下:

//CLassLoader loader:指定当前目标对象使用类加载器,获取加载器的方法是固定的 
//Class<?> interfaces:得到全部的接口,目标对象实现的接口的类型,使用泛型方式确认类型  
//InvocationHandler h:得到InvocationHandler接口的子类的实例,执行目标对象的方法时,会触发事件处理器的方法,会把当前执行目标对象的方法作为参数传入
public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces, InvocationHandler h) throws IllegalArgumentException

        代码示例:接口类IUserDao.java以及目标对象UserDao是一样的,不用修改。在这个基础上增加一个代理工厂类(ProxyFactory.java),将代理类写在这个地方,然后在测试类(需要使用到代理的代码)中先建立目标对象和代理对象的联系,然后代用代理对象的中同名方法。

        代理工厂类:ProxyFactory.java

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

/**
* 创建动态代理对象
* 动态代理不需要实现接口,但是需要指定接口类型
*/
public class ProxyFactory {

   //维护一个目标对象
   private Object target;
   public ProxyFactory(Object target){
       this.target = target;
   }

  //给目标对象生成代理对象
   public Object getProxyInstance(){
       return Proxy.newProxyInstance (
         target.getClass().getClassLoader(),
           target.getClass().getInterfaces(),
           new InvocationHandler() {
               @Override
               public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
                   System.out.println("开始事务2");
                   //执行目标对象方法
                   Object returnValue = method.invoke(target, args);
                   System.out.println("提交事务2");
                   return returnValue;
               }
           }
       );
   }

}

        测试类:App.java

/**
* 测试类
*/
public class App2 {
   public static void main(String[] args) {
       // 目标对象
       IUserDao userDao = new UserDao();
       // 【原始的类型 class Proxy.UserDao】
       System.out.println(userDao.getClass());

       // 给目标对象,创建代理对象
       IUserDao proxy = (IUserDao) new ProxyFactory(userDao).getProxyInstance();
       // class com.sun.proxy.$Proxy0  内存中动态生成的代理对象
       System.out.println(proxy.getClass());

       // 执行方法【代理对象】
       proxy.save();
   }
}

        总结:代理对象不需要实现接口,但是目标对象一定要实现接口,否则不能用动态代理。

 

        JDK1.8源码分析

        通过上面我们可以知道动态产生一个代理类是由下面方法实现:

Proxy.newProxyInstance(target.getClass().getClassLoader(),target.getClass().getInterfaces(),new InvocationHandler(...));

        查看源码,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, intfs);
//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 cons.newInstance(new Object[]{h})

        上面代码做了三件事:

        ①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IUserDao接口的save方法。假设动态生成的类为$Proxy0。

        ②通过传入的classloader,将刚生成的$Proxy0类加载到jvm中。

        ③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。

        继续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。

 

1.2.2 Cglib代理

        上面的静态代理和JDK动态代理模式都是要求目标对象是实现一个接口的目标对象,但是有时候目标对象只是一个单独的对象,并没有实现任何的接口,这个时候就可以使用以目标对象子类的方式类实现代理,这种方法就叫做Cglib代理。

        Cglib代理,也叫作子类代理,它是在内存中构建一个子类对象从而实现对目标对象功能的扩展。

        Cglib是一个强大的高性能的代码生成包,它可以在运行期扩展java类与实现java接口。它广泛的被许多AOP的框架使用,例如Spring AOP和synaop,为他们提供方法的interception(拦截)。Cglib包的底层是通过使用一个小而块的字节码处理框架ASM来转换字节码并生成新的类。

 

         Cglib子类代理实现方法:

        ①需要引入cglib的jar文件,但是Spring的核心包中已经包括了Cglib功能,所以直接引入spring-core的jar包即可

        ②引入功能包后,就可以在内存中动态构建子类

        ③代理的类不能为final,否则报错 

        ④目标对象的方法如果为final/static,那么就不会被拦截,即不会执行目标对象额外的业务方法。

        代码示例:

        目标对象类:UserDao.java

/**
* 目标对象,没有实现任何接口
*/
public class UserDao {

   public void save() {
       System.out.println("----已经保存数据!----");
   }
   
}

        Cglib代理工厂:ProxyFactory.java

/**
* Cglib子类代理工厂
* 对UserDao在内存中动态构建一个子类对象
*/
public class ProxyFactory implements MethodInterceptor {
   //维护目标对象
   private Object target;

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

   //给目标对象创建一个代理对象
   public Object getProxyInstance(){
       //1.工具类
       Enhancer en = new Enhancer();
       //2.设置父类
       en.setSuperclass(target.getClass());
       //3.设置回调函数
       en.setCallback(this);
       //4.创建子类(代理对象)
       return en.create();

   }

   public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {
       System.out.println("开始事务...");

       //执行目标对象的方法
       Object returnValue = method.invoke(target, args);

       System.out.println("提交事务...");

       return returnValue;
   }
}

        测试类:App.java

/**
* 测试类
*/
public class App {

   @Test
   public void test(){
       //目标对象
       UserDao target = new UserDao();

       //代理对象
       UserDao proxy = (UserDao)new ProxyFactory(target).getProxyInstance();

       //执行代理对象的方法
       proxy.save();
   }
}

在Spring的AOP编程中:
        如果加入容器的目标对象有实现接口,用JDK代理。
        如果目标对象没有实现接口,用Cglib代理。

 

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