通俗易懂的讲解一下Java的代理模式

昨夜黄花今朝狼 2019-06-12 01:4548 阅读

一、基本概念

代理模式是对象的结构模式。

代理模式给某一个对象提供一个代理对象,并由代理对象控制对原对象的引用(接口的引用)

二、静态代理

静态代理是指,代理类在程序运行前就已经定义好,其与**目标类(被代理类)**的关系在程序运行前就已经确立。

静态代理类似于企业与企业的法律顾问间的关系。法律顾问与企业的代理关系,并不是在“官司“发生后才建立的,而是之前就确立好的一种关系。

而动态代理就是外面打官司一样,是官司发生了之后临时请的律师。

代理可以看做就是在被代理对象外面包裹一层(和装饰者类似但又不同):

案例: 比如我们有一个可以移动的坦克,它的主要方法是move(),但是我们需要记录它移动的时间,以及在它移动前后做日志,其静态代理的实现模式就类似下面的图:

 

 

两个代理类以及结构关系:

 

 

代码:

public interface Movable {
    void move();
}
public class Tank implements Movable {
    @Override
    public void move() {
        // 坦克移动
        System.out.println("Tank Moving......");
        try {
            Thread.sleep(new Random().nextInt(5000)); // 随机产生 1~5秒, 模拟坦克在移动 
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

 

两个代理类: TankTimeProxyTankLogProxy:

public class TankTimeProxy implements Movable {

    private Movable tank;

    public TankTimeProxy(Movable tank) {
        this.tank = tank;
    }

    @Override
    public void move() {
        // 在前面做一些事情: 记录开始时间
        long start = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("start time : " + start);

        tank.move();

        // 在后面做一些事情: 记录结束时间,并计算move()运行时间
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("end time : " + end);
        System.out.println("spend all time : " + (end - start)/1000 + "s.");
    }
}
public class TankLogProxy implements Movable {

    private Movable tank;

    public TankLogProxy(Movable tank) {
        this.tank = tank;
    }

    @Override
    public void move() {
        // tank 移动前记录日志
        System.out.println("Tank Log start.......");

        tank.move();

        // tank 移动后记录日志
        System.out.println("Tank Log end.......");
    }
}

 

测试:

public class Client {
    public static void main(String[] args){
        Movable target = new TankLogProxy(new TankTimeProxy(new Tank()));    //先记录时间,再记录日志
//        Movable target = new TankTimeProxy(new TankLogProxy(new Tank())); //先记录日志,再记录时间
        target.move();
    }
}

 

输出:

Tank Log start.......
start time : 1551271511619
Tank Moving......
end time : 1551271514522
spend all time : 2s.
Tank Log end.......

 

这其中有两个很重要的点,那就是:

  • 两个代理对象内部都有着被代理对象(target)实现的接口的引用;
  • 且两个代理对象都实现了被代理对象(target)实现的接口;

三、基本动态代理

上面静态代理的缺点在哪?

现在单看做时间这个代理,如果我们现在多了一个飞机,飞机里面的方法是fly(),现在要给飞机做代理,那么我们不能用之前写的TankTimeProxy,我们需要额外的写一个PlaneTimeProxy,这明显是冗余代码,所以这就是静态代理最大的缺点,这可以用动态代理解决。

动态代理是指,程序在整个运行过程中根本就不存在目标类的代理类(在JDK内部叫$Proxy0,我们看不到),目标对象的代理对象只是由代理生成工具(如代理工厂类) 在程序运行时由 JVM 根据反射等机制动态生成的。代理对象与目标对象的代理关系在程序运行时才确立。

对比静态代理,静态代理是指在程序运行前就已经定义好了目标类的代理类。代理类与目标类的代理关系在程序运行之前就确立了。

首先看动态代理的一些特点:

  • 动态代理不需要写出代理类的名字,你要的代理对象我直接给你产生,是使用的时候生成的;
  • 只需要调用Proxy.newProxyInstance()就可以给你产生代理类;

JDK动态代理相关API:

 

 

下面看使用动态代理解决上面的问题(可以用TimeProxy代理一切对象):

public interface Movable {
    void move();
}
public class Tank implements Movable {
    @Override
    public void move() {
        // 坦克移动
        System.out.println("Tank Moving......");
        try {
            Thread.sleep(new Random().nextInt(5000)); // 随机产生 1~5秒, 模拟坦克在移动 
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

 

新增的飞机:

public interface Flyable {
    void fly();
}
public class Plane implements Flyable{
    @Override
    public void fly() {
        System.out.println("Plane Flying......");
        try {
            Thread.sleep(new Random().nextInt(5000)); // 随机产生 1~5秒, 飞机在飞行 
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

 

我们的关键处理,即编写MyTimeProxyInvocationHandler:

// 静态代理做不到既为飞机做时间代理,又为坦克做时间代理,但是动态代理可以为所有对象做代理
public class MyTimeProxyInvocationHandler implements InvocationHandler {

    private Object target;//注意这里是 Object ,不是Movable或者Flyable

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

    // proxy  : 代理对象  可以是一切对象 (Object)
    // method : 目标方法
    // args   : 目标方法的参数
    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {

        // 在前面做一些事情: 记录开始时间
        long start = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("start time : " + start);

        method.invoke(target, args); // 调用目标方法  invoke是调用的意思, 可以有返回值的方法(我们这里move和fly都没有返回值)

        // 在后面做一些事情: 记录结束时间,并计算move()运行时间
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("end time : " + end);
        System.out.println("spend all time : " + (end - start)/1000 + "s.");

        return null;
    }
}

 

最后测试类:

public class Client {
    public static void main(String[] args){
        Movable tank = new Tank();
        //可以为所有对象产生时间代理的 InvocationHandler
        MyTimeProxyInvocationHandler myInvocationHandler = new MyTimeProxyInvocationHandler(tank);
        Movable tankProxy = (Movable) Proxy.newProxyInstance(
                tank.getClass().getClassLoader(),
                tank.getClass().getInterfaces(),
                myInvocationHandler
        );
        tankProxy.move();

        System.out.println("--------------------");

        Flyable plane = new Plane();
        myInvocationHandler = new MyTimeProxyInvocationHandler(plane);
        // 为飞机产生代理, 为..产生代理,这样可以为很多东西产生代理,静态代理做不到
        Flyable planeProxy = (Flyable) Proxy.newProxyInstance(
                plane.getClass().getClassLoader(),
                plane.getClass().getInterfaces(),
                myInvocationHandler
        );
        planeProxy.fly();
    }
}

 

输出(同时为TankPlane做了代理):

start time : 1551275526486
Tank Moving......
end time : 1551275531193
spend all time : 4s.
--------------------
start time : 1551275531195
Plane Flying......
end time : 1551275532996
spend all time : 1s.

 

我们分析一下这个代理过程:

 

 

调用过程(重要):

  • JDK内部的Proxy类在内部创建了一个$Proxy0的代理对象(它实现了目标对象所在接口Movable
  • $Proxy0内部有InvocationHandler接口的引用,然后在$Proxy中调用了接口的invoke()方法;
  • 而我们将InvocationHandler接口的实现类传入了Proxy,所以我们在实现类中加入的前后逻辑就会得到执行;

如果这里还不够理解,可以看代理模式(二),会模拟实现JDK的底层实现。

四、CGLIB动态代理

问题: 使用 JDK 的 Proxy 实现代理,要求目标类与代理类实现相同的接口。若目标类不存在接口,则无法使用该方式实现。

可以用 CGLIB 来解决上面的问题。

CGLIB 代理的生成原理是生成目标类的子类,而子类是增强过的,这个子类对象就是代理对象。

所以,使用CGLIB 生成动态代理,要求目标类必须能够被继承,即不能是 final 的类。

基本结构:

 

 

代码:

Tank类(没有接口)

// 没有实现接口
public class Tank   {

    public void move() {
        // 坦克移动
        System.out.println("Tank Moving......");
        try {
            Thread.sleep(new Random().nextInt(5000)); // 随机产生 1~5秒, 模拟坦克在移动 
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

 

MyCglibFactory类:

import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;
import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;
import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;
import java.lang.reflect.Method;

//需要实现MethodInterceptor, 当前这个类的对象就是一个回调对象
// MyCglibFactory 是 类A,它调用了Enhancer(类B)的方法: setCallback(this),而且将类A对象传给了类B
// 而类A 的 方法intercept会被类B的 setCallback调用,这就是回调设计模式
public class MyCglibFactory implements MethodInterceptor {  //public interface MethodInterceptor extends Callback

    private Tank target;

    public MyCglibFactory(Tank target) {
        this.target = target;
    }

    public Tank myCglibCreator() {
        Enhancer enhancer = new Enhancer();

        // 设置需要代理的对象 :  目标类(target) , 也是父类
        enhancer.setSuperclass(Tank.class);

        // 设置代理对象, 这是回调设计模式:  设置回调接口对象 :
        enhancer.setCallback(this); // this代表当前类的对象,因为当前类实现了Callback

        return (Tank) enhancer.create();
    }

    // 这个就是回调方法(类A的方法)
    @Override
    public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {
        // 在前面做一些事情: 记录开始时间
        long start = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("start time : " + start);

        method.invoke(target, args);

        // 在后面做一些事情: 记录结束时间,并计算move()运行时间
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("end time : " + end);
        System.out.println("spend all time : " + (end - start)/1000 + "s.");
        return null;
    }
}

 

测试:

public class Client {
    public static void main(String[] args){
        Tank proxyTank = new MyCglibFactory(new Tank()).myCglibCreator();
        proxyTank.move();
    }
}

 

输出(进行了时间代理TimeProxy):

start time : 1551327522964
Tank Moving......
end time : 1551327526214
spend all time : 3s.

 

上面的设计模式用到了回调设计模式: 在 Java 中,类 A 调用类 B 中的某个方法 b(),然后类 B 又在某个时候反过来调用类 A中的某个方法 a(),对于 A来说,这个 a() 方法便叫做回调方法。
Java 的接口提供了一种很好的方式来实现方法回调。这个方式就是定义一个简单的接口,在接口之中定义一个我们希望回调的方法。这个接口称为回调接口。(Callback) 在前面的例子中,我们定义的 MyCglibFactory 类就相当于前面所说的 A类,而 Enhancer 类则是 B 类。A 类中调用了 Enhancer 类的 setCallback(this)方法,并将回调对象 this 作为实参传递给了Enhancer 类。Enhancer 类在后续执行过程中,会调用A类中的intercept()方法,这个 intercept()方法就是回调方法。

 

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