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,带着女人爱儿子一并逛公园。儿子4被委托人跑在前面,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,我会后会摔成傻子!”

    我指了指我肩上的伤痕安慰道:“后会的,你看,这是爸爸小完后 摔的。”

    话还没办法 说话,小家伙哭的更厉害了:“那也不说我长大后就会和你一样傻了,我暂且,我暂且!”

    女人爱忍不住发飙:“别哭了,你为啥会么会会变傻呢?你看你爸,你爸傻吗?”

    我赶紧宣布道:“是啊,你看我多聪明!”

    儿子:“真的,不骗我?”

    女人爱:“当然!”

    儿子:“完后 机会老爸有的是傻子,当年为啥会么会会娶你某些母老虎呢?”

    我、女人爱:……

那些是代理模式

  所谓代理,也不4被委托人机会一个多多机构代表完后 人机会完后 机构采取行动。在某些请况下,一个多多客户想要机会后会 直接引用一个多多对象,而代理对象后会 在客户端和目标对象之间起到中介的左右。

  代理模式:给某一个多多对象提供一个多多代理或占位符,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,完后 后会 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,代理模式也不设置一个多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错综复杂访问土办法。一般而言会分四种 生活:静态代理、动态代理和CGLIB代理

  代理模式社会形态如下:

静态代理

  静态代理后会 代理对象和被代理对象实现一样的接口,亲戚亲戚让让我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,此时后会 否后会 代理IUserDao类型的被代理对象。测试结果就不展示了,相信亲戚亲戚让让我们看到代码也知道了

  优点:后会 在不修改目标对象的前提下扩展目标对象的功能

  缺点:机会后会 代理多个类,每个类有的是一个多多代理类,会原因代理类无限制扩展;机会类涵盖多个土办法,同样的代理逻辑后会 反复实现、应用到每个土办法上,一旦接口增加土办法,目标对象与代理对象有的是进行修改

  一个多多静态代理后会 后会 代理一个多多类,没办法 有没办法 那些土办法后会 实现同一个多多代理类来代理任意对象呢?肯定有的,也也不下面讲到的:动态代理

动态代理

  代理类在系统系统进程运行时创建的代理土办法被成为动态代理。 也也不说,某些请况下,代理类并有的是在Java代码中定义的,也不在运行时根据亲戚亲戚让让我们在Java代码中的“指示”动态生成的。下面亲戚亲戚让让我们一步一步手动来实现动态代理。下面的示例有的是直接针对接口的,就有的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,没办法 动态代理示例就直接针对接口了,下面示例针对的有的是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(也也不生成代理类的java源文件),generateJavaFile土办法如下

      生成的代理类:$Proxy0.java 如下

      某些代理类的生成过程是亲戚亲戚让让我们被委托人实现的,实现不难 ,但排版太繁琐,亲戚亲戚让让我们后会 用javapoet来生成代理类源代码,generateJavaFileByJavaPoet土办法如下

      生成的代理类:JavaPoet$Proxy0.java 如下

    利用javapoet生成的代理类更接近亲戚亲戚让让我们平时手动实现的类,排版更符合亲戚亲戚让让我们的编码习惯,看上去更自然某些;两者的实现过程是一样的,也不javapoet排版更好

    2、既然代理类的源代码机会有了,没办法 后会 对其编译了,compileJavaFile土办法如下

      会在指定目录下看到:$Proxy0.class

    3、加载$Proxy0.class,并创建嘴笨 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,并创建嘴笨


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");
        //机会字节码文件地处
        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,亲戚亲戚让让我们就后会 利用它进行操作了,演示结果如下

    全版工程地址:proxy-java-file,全版流程图如下

    此时的Proxy类能创建任何接口的实例,除理了静态代理地处的代理类泛滥、多个土办法中代理逻辑反复实现的疑问;但有个疑问他不知道亲戚亲戚让让我们注意到:$Proxy0.java有必要持久化到磁盘吗,亲戚亲戚让让我们后会 直接编译内存中的代理类的字符串源代码,得到$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,亲戚亲戚让让我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,后会写、读磁盘,后会 提升不少性能

    全版工程地址: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,也不减少了.java和.class文件的持久化;其中用到了第三方工具:com.itranswarp.compile(亲戚亲戚让让我们后会 否拓展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

      后会 看到,没办法 .java和.class的持久化

    此时就完美哪天?机会现在有另外一个多多接口ISendMessage,代理逻辑有的是

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

    亲戚亲戚让让我们该为啥会么会办? 针对ISendMessage又重新写一个多多Proxy?显然还不足灵活,说的简单点:此种代理后会 代理任何接口,也不代理逻辑确是固定死的,后会 自定义,完后 会造成四种 生活代理逻辑会一个多多代理工厂(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后会 自定义,没办法 亲戚亲戚让让我们就将它抽出来,提供代理逻辑接口

    全版工程地址: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错综复杂了不少,涉及到代理逻辑接口:InvacationHandler的除理

    generateJavaFile(...)土办法

/**
 * 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);

    // 代理对象构造土办法
    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);

    // 接口土办法
    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<>();     // 土办法参数值
        List<String> paramTypeList = new ArrayList<>(); // 土办法参数类型
        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("}");

    // 这后会

否将字符串生成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、调用请况如下

    此时Proxy就后会 全版通用了,后会 生成任何接口的代理对象了,后会 否实现任意的代理逻辑;至此,亲戚亲戚让让我们完成了一个多多简易的仿JDK实现的动态代理

  JDK的动态代理

    亲戚亲戚让让我们来看看JDK下动态代理的实现,示例工程:proxy-jdk,测试结果就不展示了,亲戚亲戚让让我们来看看JDK下Proxy.newInstance土办法,四个多多参数

      1、Classloader:类加载器,亲戚亲戚让让我们后会 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,某些嘴笨 很容易理解,亲戚亲戚让让我们应该允许亲戚亲戚让让我们被委托人实现的代理类一并实现多个接口。亲戚亲戚让让我们上述手动实现中只传入一个多多接口,是为了错综复杂实现;

      3、InvocationHandler:某些没那些好说的,与亲戚亲戚让让我们的实现一致,用于自定义代理逻辑

    亲戚亲戚让让我们来追下源码,看看JDK的动态代理不是与亲戚亲戚让让我们的手动实现不是一致

    与亲戚亲戚让让我们的自定义实现差过多,利用反射,逐个接口、逐个土办法进行除理;ProxyClassFactory负责生成代理类的Class对象,主要由apply土办法负责,调用了

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

    来生成代理类的Class;ProxyGenerator涵盖个是有静态常量:saveGeneratedFiles,标识不是持久化代理类的class文件,默认值是false,也也不不持久化,亲戚亲戚让让我们后会 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,使用土办法与JDK的动态代理相似,实现的效果也基本一致,也不实现原理上还是有差别的

  JDK的动态代理一个多多限制,也不使用动态代理的对象后会 实现一个多多或多个接口,而CGLIB没办法 某些限制,具体区别有的是本文范畴了,亲戚亲戚让让我们自行去查阅资料

应用场景

  长篇大论讲了没办法 多,亲戚亲戚让让我们却经常没办法 讲动态代理的作用,使用动态代理亲戚亲戚让让我们后会 在不改变源码的请况下,对目标对象的目标土办法进行前置或后置增强除理。这有点儿不太符合亲戚亲戚让让我们的三根线走到底的编程逻辑,某些编程模型一个多多专业名称叫AOP,面向切面编程,具体案例有如下:

  1、spring的事务,事务的开启后会 作为前置增强,事务的提交或回滚作为后置增强,数据库的操作地处两者之间(目标对象后会 完成的事);

  2、日志记录,亲戚亲戚让让我们后会 在不改变原有实现的基础上,对目标对象进行日志的输出,可完后 置除理,记录参数请况,也可完后 置除理,记录返回的结果;

  3、web编程,传入参数的校验;

  4、web编程,权限的控制后会 否用aop来实现;

  也不明白了AOP,没办法 那些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,有的是代理对象类

  2、手动实现动态代理,亲戚亲戚让让我们分了三版

    第一版:代理类源代码持久化,为了便于理解,亲戚亲戚让让我们将代理类的java文件和class文件持久化到了磁盘,此时除理了静态代理中代理类泛滥的疑问,亲戚亲戚让让我们的代理类工厂(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文件完后 就也不临时文件,将其加带,后会读写磁盘,后会 提高传输速率;但此时有个疑问,亲戚亲戚让让我们的代理逻辑却写死了,也也不一个多多代理类工厂后会 后会 生产四种 生活代理逻辑的代理类对象,机会亲戚亲戚让让我们有多种代理逻辑,没办法 就后会 有多个代理类工厂,显然灵活性不足高,还有优化空间;

    第三版:代理逻辑接口化,供用户自定义,此时代理类工厂就后会 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,用户想为啥会么会定义就为啥会么会定义;

  3、示例参考的是mybatis中mapper的生成过程,嘴笨 也不简单的模拟,但流程却是一致的,有兴趣的后会 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