解析Spring中的靜態代理和動態代理

一、靜態代理

1.1、靜態代理的使用

靜態代理,代理類和被代理的類實現瞭同樣的接口,代理類同時持有被代理類的引用,這樣,當我們需要調用被代理類的方法時,可以通過調用代理類的方法來做到。舉例如下:

假設領導的工作是開會和給員工考評。

先定義一個接口:

package com.sharpcj;

public interface IWork {
    void meeting();

    int evaluate(String name);
}

然後定義領導類:

package com.sharpcj;

import java.util.Random;

public class Leader implements IWork {

    @Override
    public void meeting() {
        System.out.println("領導早上要組織會議");
    }

    @Override
    public int evaluate(String name) {
        int score = new Random(System.currentTimeMillis()).nextInt(20) + 80;
        System.out.println(String.format("領導給%s的考評為%s分", name, score));
        return score;
    }
}

秘書類:

package com.sharpcj;

public class Secretary implements IWork {
    private Leader mLeader;

    public Secretary(Leader mLeader) {
        this.mLeader = mLeader;
    }

    @Override
    public void meeting() {
        System.out.println("秘書先給老板準備材料");
        mLeader.metting();
    }

    @Override
    public int evaluate(String name) {
        return mLeader.evaluate(name);
    }
}

測試類:

package com.sharpcj;

public class TestApp {
    public static void main(String[] args) {
        Leader leader = new Leader();
        Secretary secretary = new Secretary(leader);
        secretary.meeting();
        secretary.evaluate("Joy");
    }
}

執行結果:

這個代碼很簡單,註意在調用Secretary類的 meeting 方法時,我們調用瞭Leader類的 meeting 的方法,在此之前,我們還擴充瞭該方法。這時有的人可能有疑惑瞭,這看起來有點是裝飾者模式瞭。這到底怎麼回事?

1.2、與裝飾者模式的區別

實際上,在裝飾器模式和代理模式之間還是有很多差別的。裝飾器模式關註於在一個對象上動態的添加方法,然而代理模式關註於控制對對象的訪問。換句話說,用代理模式,代理類(proxy class)可以對它的客戶隱藏一個對象的具體信息。因此,當使用代理模式的時候,我們常常在一個代理類中創建一個對象的實例。並且,當我們使用裝飾器模式的時候,我們通常的做法是將原始對象作為一個參數傳給裝飾者的構造器。

我們可以用另外一句話來總結這些差別:使用代理模式,代理和真實對象之間的的關系通常在編譯時就已經確定瞭,而裝飾者能夠在運行時遞歸地被構造。

先看看兩者的 UML 類圖區別:

代理模式

裝飾者模式

兩者偽代碼:

代理模式:

Interface Subject {
    void doAction()
}

public class RealSubject implements Subject{
    @Override
    public void doAction() {};
}


public class Proxy implements Subject{
       private RealSubject realSubject;

       public Proxy(RealSubject realSubject) {
             //關系在編譯時確定
            this.realSubject = realSubject;
       }

       @Override
       public void doAction() {
             ….
             realSubject.doAction();
             ….
       }
}

// 裝飾者模式

Interface Component {
    void doAction()
}

public class ConcreteComponent implement Component {
    @Override
    public void doAction() {};
}

public class Decorator implements Component {
       private Component component;

       public Decorator(Component component) {
             //關系在編譯時確定
            this.component = new component;
       }
       public void doAction() {
             ….
             component.doAction();
             ….
       }
}

其實代理模式和裝飾者模式側重點不一樣,代理模式重點在於明確瞭被代理的類。如上例中,秘書很明確要代理的是的領導。而裝飾者模式側重於拓展類的方法,裝飾類持有的實現Component接口的類的對象不是固定的,也就是說,裝飾類可以根據在調用時傳入的參數,裝飾任意一個實現瞭 Component 接口的類。

二、動態代理

動態代理的根據實現方式的不同可以分為 JDK 動態代理和 CGlib 動態代理。

JDK 動態代理:利用反射機制生成一個實現代理接口的類,在調用具體方法前調用InvokeHandler來處理。
CGlib 動態代理:利用ASM(開源的Java字節碼編輯庫,操作字節碼)開源包,將代理對象類的class文件加載進來,通過修改其字節碼生成子類來處理。

區別:JDK代理隻能對實現接口的類生成代理;CGlib是針對類實現代理,對指定的類生成一個子類,並覆蓋其中的方法,這種通過繼承類的實現方式,不能代理final修飾的類。

2.1、JDK 動態代理

還是以上面的例子為例:

首先,定一個類實現 InvocationHandler 接口,並實現 invoke 方法:

package com.sharpcj;

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

public class WorkInvocationHandler implements InvocationHandler {
    private Object object;

    public WorkInvocationHandler(Object object) {
        this.object = object;
    }

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        System.out.println("object: " + object.getClass().getSimpleName());
        System.out.println("proxy: " + proxy.getClass().getSimpleName());

        if ("meeting".equals(method.getName())) {
            System.out.println("代理先準備會議材料...");
            return method.invoke(object, args);
        } else if ("evaluate".equals(method.getName())) {
            if(args[0] instanceof String) {
                if ("James".equals(args[0])) {
                    System.out.println("James 犯過錯誤,所以考評分數較低...");
                    return 70;
                }
            }
            return method.invoke(object, args);
        }
        return null;
    }
}

然後通過 Proxy.newProxyInstance() 方法創建代理對象:

package com.sharpcj;

import java.lang.reflect.Proxy;

public class TestApp {
    public static void main(String[] args) {
        /*Leader leader = new Leader();
        Secretary secretary = new Secretary(leader);
        secretary.meeting();
        secretary.evaluate("Joy");*/

        Leader leader = new Leader();
        IWork proxy = (IWork) Proxy.newProxyInstance(Leader.class.getClassLoader(),
                new Class[]{IWork.class}, new WorkInvocationHandler(leader));
        proxy.meeting();
        proxy.evaluate("Joy");
        proxy.evaluate("James");
    }
}

輸出結果:

我們看到,通過 WorkInvocationHandler 類,我們同樣可以代理 Leader 類的方法的實現,實際上我們實現的是任意的方法的實現,隻是我們在創建代理對象的時候傳入的是 Iwork 接口以及 Leader 類對象。
這裡需要註意的是:在 InvocationHandler 接口的 invoke 方法中第一個參數 proxy, 並不是我們調用方法的對象,那這個參數是什麼呢?代碼中,我特別增加相應打印,打印出瞭 proxy 的類名,實際上 proxy 是代理對象本身,它的意義在於,我們可以在 invoke 方法中,返回該代理對象,然後進行連續調用。

看如下例子:

package com.sharpcj.proxytest;

public interface IWork {
    IWork work(String subject);
}
package com.sharpcj.proxytest;

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

public class WorkInvocationHandler implements InvocationHandler {
    private Object object;

    public WorkInvocationHandler(Object object) {
        this.object = object;
    }

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        if ("work".equals(method.getName())){
            System.out.println("--- work: " + args[0]);
            return proxy;
        }
        return null;
    }
}
package com.sharpcj.proxytest;

import java.lang.reflect.Proxy;

public class TestApp {
    public static void main(String[] args) {
        IWork worker = (IWork) Proxy.newProxyInstance(IWork.class.getClassLoader(), new Class[]{IWork.class},
                new WorkInvocationHandler(new IWork() {
                    @Override
                    public IWork work(String subject) {
                        return null;
                    }
                }));
        worker.work("AAA").work("BBB").work("CCC");
    }
}

結果如下:

2.2、CGlib 動態代理實現

首先添加 cglib 依賴

build.gradle 文件:

dependencies {
    // 引入 cglib 庫
    compile 'cglib:cglib:3.1'
    testCompile group: 'junit', name: 'junit', version: '4.12'
}

前面說瞭,cglib 針對類進行代理,我們以上面的 Leader 類為例,先創建一個類實現 MethodInterceptor接口:

package com.sharpcj;

import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;
import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;

import java.lang.reflect.Method;

public class LeaderMethodInterceptor implements MethodInterceptor {
    @Override
    public Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
        if ("meeting".equals(method.getName())) {
            System.out.println("代理先準備會議材料...");
            return methodProxy.invokeSuper(o, objects);
        } else if ("evaluate".equals(method.getName())) {
            if(objects[0] instanceof String) {
                if ("James".equals(objects[0])) {
                    System.out.println("James 犯過錯誤,所以考評分數較低...");
                    return 70;
                }
            }
            return methodProxy.invokeSuper(o, objects);
        }
        return null;
    }
}

測試代碼:

package com.sharpcj;

import net.sf.cglib.core.DebuggingClassWriter;
import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;

import java.lang.reflect.Proxy;

public class TestApp {
    public static void main(String[] args) {
        // System.setProperty(DebuggingClassWriter.DEBUG_LOCATION_PROPERTY, "D:\\temp\\code");  //保存生成的 class 文件
        Enhancer enhancer = new Enhancer(); // 通過CGLIB動態代理獲取代理對象的過程
        enhancer.setSuperclass(Leader.class); // 設置enhancer對象的父類
        enhancer.setCallback(new LeaderMethodInterceptor()); // 設置enhancer的回調對象
        Leader proxy= (Leader)enhancer.create(); // 創建代理對象

        // 通過代理對象調用目標方法
        proxy.meeting();
        proxy.evaluate("Joy");
        proxy.evaluate("James");
    }
}

結果如下:

MethodInterceptor 接口隻有一個 intercept 方法,這個方法有4個參數:

1)obj表示增強的對象,即實現這個接口類的一個對象;
2)method表示要被攔截的方法;
3)args表示要被攔截方法的參數;
4)proxy表示要觸發父類的方法對象;

需要註意的是,實際調用是 methodProxy.invokeSuper(), 如果使用 invoke() 方法,則需要傳入被代理的類對象,否則出現死循環,造成 stackOverflow 。

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