java反射机制与动态代理

代理模式的作用是：为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。
在某些情况下，一个客户不想或者不能直接引用另一个对象，而代理对象可以在客户端和目标对象之间起到中介的作用。

 

代理模式一般涉及到的角色有：
　　抽象角色：声明真实对象和代理对象的共同接口；
　　代理角色：代理对象角色内部含有对真实对象的引用，从而可以操作真实对象，同时代理对象提供与真实对象相同的接口以便在任何时刻都能代替真实对象。同时，代理对象可以在执行真实对象操作时，附加其他的操作，相当于对真实对象进行封装；
　　真实角色：代理角色所代表的真实对象，是我们最终要引用的对象；

 

下面四个类讲述一个简单的静态代理，参见程序Subject.java，RealSubject.java，ProxySubject.java和Client.java。把他们放在一个包下即可，代码如下：

  Subject.java

abstract public class Subject{
    
	abstract public void request();
} 

RealSubject.java

public class RealSubject extends Subject
{
    public void request()
    {
        System.out.println("From real subject.");
    }
}

 ProxySubject.java

public class ProxySubject extends Subject{
	
	private RealSubject realSubject; // 以真实角色作为代理角色的属性

	public void request() // 该方法封装了真实对象的request方法
	{
		preRequest();

		if (realSubject == null) {
			realSubject = new RealSubject();
		}

		realSubject.request(); // 此处执行真实对象的request方法

		postRequest();
	}

	private void preRequest() {

		System.out.println("先前做的事情");
	}

	private void postRequest() {

		System.out.println("之后做的事情");
	}
}

 Client.java

public class Client{
    public static void main(String[] args)
    {
        Subject sub = new ProxySubject();

        sub.request();
    }
}

 

 

要有四个角色：抽象角色，代理角色，真实角色和客户。在Java中要想对其他对象引用，生成一个那个对象的属性就行了。比如本例中就是在ProxySubject类中声明了RealSubject类的对象，作为一个属性存在ProxySubject中。

 

由以上代码可以看出，客户实际需要调用的是RealSubject类的request()方法，现在用ProxySubject来代理 RealSubject类，同样达到目的，同时还封装了其他方法(preRequest(),postRequest())，可以处理一些其他问题。
 
另外，如果要按照上述的方法使用代理模式，那么真实角色必须是事先已经存在的，并将其作为代理对象的内部属性。但是实际使用时，一个真实角色必须对应一个 代理角色，如果大量使用会导致类的急剧膨胀；此外，如果事先并不知道真实角色，该如何使用代理呢？这个问题可以通过Java的动态代理类来解决。

 

下面讲述动态代理。

 

Java动态代理类位于java.lang.reflect包下，一般主要涉及到以下两个类（接口算作特殊类）：

(1)Interface InvocationHandler：该接口中仅定义了一个方法

 

public object invoke(Object obj,Method method, Object[] args)

在实际使用时，第一个参数obj一般是指代理类，method是被代理的方法，如上例中的request()，args为该方法的参数数组。 这个抽象方法在代理类中动态实现。

 

(2)Proxy：该类即为动态代理类，作用类似于上例中的ProxySubject，其中主要包含以下内容：

 

protected Proxy(InvocationHandler h)：构造函数，用于给内部的h赋值；

 

static Class getProxyClass (ClassLoader loader, Class[] interfaces)：获得一个代理类，其中loader是类装载器，interfaces是真实类所拥有的全部接口的数组；

 

static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class[] interfaces, InvocationHandler h)：返回代理类的一个实例，返回后的代理类可以当作被代理类使用(可使用被代理类的在Subject接口中声明过的方法)。

 

所谓Dynamic Proxy是这样一种class：它是在运行时生成的class，在生成它时你必须提供一组interface给它，然后该class就宣称它实现了这些 interface。你当然可以把该class的实例当作这些interface中的任何一个来用。当然，这个Dynamic Proxy其实就是一个Proxy，它不会替你作实质性的工作，在生成它的实例时你必须提供一个handler，由它接管实际的工作。

 

下面例子讲述了一个动态代理Subject.java，RealSubject.java，DynamicSubject.java和Client.java，把他们放在一个包下，代码如下： 

Subject.java  

//抽象角色(之前是抽象类，此处应改为接口)
public interface Subject
{
    public void request();
}

RealSubject.java

//具体角色
public class RealSubject implements Subject
{

    public RealSubject()
    {
    }

    public void request()
    {
        System.out.println("真正做事的。");
    }
}
 

DynamitSubject.java

//代理处理器
/**
 * 该代理类的内部属性为Object类，实际使用时通过该类的构造函数DynamicSubject(Object obj)对其赋值；
 * 此外，在该类还实现了invoke方法，该方法中的 method.invoke(sub,args);
 * 其实就是调用被代理对象的将要被执行的方法，方法参数sub是实际的被代理对象，
 * args为执行被代理对象相应操作所需的参数。
 * 通过动态代理类，我们可以在调用之前或之后执行一些相关操作
 */

public class DynamicSubject implements InvocationHandler
{
    private Object sub;

    public DynamicSubject()
    {
    }

    public DynamicSubject(Object obj)
    {
        sub = obj;
    }

    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable
    {
        System.out.println("调用前" + method);

        method.invoke(sub, args);

        System.out.println("调用后 " + method);

        return null;
	}
} 

Client.java

//客户端
public class Client
{
	static public void main(String[] args) throws Throwable
	{

		RealSubject rs = new RealSubject(); // 在这里指定被代理类
		InvocationHandler ds = new DynamicSubject(rs);
		Class<?> cls = rs.getClass();

		// 以下是一次性生成代理

		Subject subject = (Subject) Proxy.newProxyInstance(
				cls.getClassLoader(), cls.getInterfaces(), ds);

		subject.request();
	}
}

 

 

这个程序中把静态代理类的抽象类改变为一个接口，而实际类实现这个接口。是因为Proxy类的newProxyInstance方法传入需要提供一个接口，这个是Java动态代理框架给我们设计好的了。本例的ProxySubject类实现了InvocationHandler接口及实现invoke方法，并且提供一个带参数的构造方法，通过Client类动态的调用真实类。

 

 Client类通过DynamicSubject类生成真实类的代理对象，并经由Proxy类的newProxyInstance方法实现生成“一个能做真实类做的事的代理”，并由该代理直接调用真实类所具有的方法。

 

 OK，也许还会有些迷惑，不过不要紧，没有什么高端的知识能够一次就成功的，要勤于练习。

 

下面这个类作为参考，代码如下：

 

VertorProxy.java

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
import java.util.List;
import java.util.Vector;

public class VectorProxy implements InvocationHandler
{
	private Object proxyobj;

	public VectorProxy(Object obj)
	{
		proxyobj = obj;
	}

	public static Object factory(Object obj)
	{
		Class<?> cls = obj.getClass();

		return Proxy.newProxyInstance(cls.getClassLoader(),
				cls.getInterfaces(), new VectorProxy(obj));
	}

	public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
			throws Throwable
	{
		System.out.println("before calling " + method);

		if (args != null)
		{
			for (int i = 0; i < args.length; i++)
			{
				System.out.println(args[i] + "");
			}
		}
		Object object = method.invoke(proxyobj, args);

		System.out.println("after calling " + method);
		return object;
	}

	@SuppressWarnings("unchecked")
	public static void main(String[] args)
	{
		List<String> v = (List<String>) factory(new Vector<String>(10));

		v.add("New");
		v.add("York");
		System.out.println(v);

		v.remove(0);
		System.out.println(v);
	}
}

 

 

这个类看不明白不要紧，慢慢来。

 

下面也是一个演示程序，作为扩展知识用，一共五个类，在同一包下，代码如下：

 

 五个类Foo.java， FooImpl.java， FooImpl2.java， CommonInvocationHandler.java和Demo.java。

public interface Foo
{
    void doAction();
}

 

public class FooImpl implements Foo
{
    public FooImpl()
    {
    }

    public void doAction()
    {
        System.out.println("in FooImp1.doAction()");
    }
}

  

public class FooImpl2 implements Foo
{
    public FooImpl2()
    {
    }

    public void doAction()
    {
        System.out.println("in FooImp2.doAction()");
    }
}

 

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

public class CommonInvocationHandler implements InvocationHandler
{

    // 动态执行对象，需要回调的对象
    private Object target;

    // 支持构造子注射
    public CommonInvocationHandler()
    {

    }

    // 支持构造子注射
    public CommonInvocationHandler(Object target)
    {
        setTarget(target);
    }

    /**
     * 
     * 采用setter方法注射
     * 
     * @param target
     * 
     */
    public void setTarget(Object target)
    {
        this.target = target;
    }

    /**
     * 
     * 调用proxy中指定的方法method，并传入参数列表args
     * 
     * @param proxy
     *            代理类的类型，例如定义对应method的代理接口
     * 
     * @param method
     *            被代理的方法
     * 
     * @param args
     *            调用被代理方法的参数
     * 
     * @return
     * 
     * @throws java.lang.Throwable
     * 
     */
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable
    {
        return method.invoke(target, args);
    }
}

 

import java.lang.reflect.Proxy;

public class Demo
{
	public static void main(String[] args)
	{

		// 1.通用的动态代理实现

		CommonInvocationHandler handler = new CommonInvocationHandler();

		Foo f;

		// 2.接口实现1

		handler.setTarget(new FooImpl());

		// 方法参数说明：代理类、代理类实现的接口列表、代理类的处理器

		// 关联代理类、代理类中接口方法、处理器，当代理类中接口方法被调用时，会自动分发到处理器的invoke方法

		// 如果代理类没有实现指定接口列表，会抛出非法参数异常

		f = (Foo) Proxy.newProxyInstance(Foo.class.getClassLoader(),

		new Class[] { Foo.class },

		handler);

		f.doAction();

		// 3.接口实现2

		handler.setTarget(new FooImpl2());

		f = (Foo) Proxy.newProxyInstance(Foo.class.getClassLoader(),

		new Class[] { Foo.class },

		handler);

		f.doAction();
	}
}