Java代理简述
2024-09-06 13:41:33
1.什么是代理？
对类或对象（目标对象）进行增强功能，最终形成一个新的代理对象，(Spring Framework中）当应用调用该对象（目标对象）的方法时，实际调用的是代理对象增强后的方法，比如对功能方法login实现日志记录，可以通过代理实现；
PS：目标对象--被增强的对象；代理对象--增强后的对象；
2.为什么需要代理？
一些类里面的方法有相同的代码或类中有相同的功能，可以将这些相同抽取出来形成一个公共的方法或功能，但Java有两个重要的原则：单一职责（对类来说的，即一个类应该只负责一项职责）和开闭原则（开放扩展，修改关闭），如果每个类的每个功能都调用了公共功能，就破坏了单一职责，如下图；如果这个类是别人已经写好的，你动了这个代码，同时也破坏了开闭原则（同时改动代码很麻烦，里面可能涉及其他很多的调用，可能带出无数的bug，改代码比新开发功能还难/(ㄒoㄒ)/~~）；
由于有上面的问题存在，使用代理来实现是最好的解决办法；
3.Java实现代理有哪些？
（1）静态代理：通过对目标方法进行继承或聚合（接口）实现；（会产生类爆炸，因此在不确定的情况下，尽量不要使用静态代理，避免产生类爆炸）
1）继承：代理对象继承目标对象，重写需要增强的方法；
//业务类（目标对象）
public class UserServiceImpl {
public void query(){
System.out.println("业务操作查询数据库....");
}
}
//日志功能类
public class Log {
public static void info(){
System.out.println("日志功能");
}
}
//继承实现代理（代理对象）
public class UserServiceLogImpl extends UserServiceImpl {
public void query(){
Log.info();
super.query();
}
}
从上面代码可以看出，每种增强方法会产生一个代理类，如果现在增强方法有日志和权限，单个方法增强那需要两个代理类（日志代理类和权限代理类），如果代理类要同时拥有日志和权限功能，那又会产生一个代理类，同时由于顺序的不同，可能会产生多个类，比如先日志后权限是一个代理类，先权限后日志又是另外一个代理类。
由此可以看出代理使用继承的缺陷：产生的代理类过多（产生类爆炸），非常复杂，维护难；
2）聚合：代理对象和目标对象都实现同一接口，使用装饰者模式，提供一个代理类构造方法（代理对象当中要包含目标对象），参数是接口，重写目标方法；
//接口
public interface UserDao {
void query();
}
//接口实现类：目标对象
public class UserDaoImpl implements UserDao {
@Override
public void query() {
System.out.println("query......");
}
}
//日志功能类
public class Log {
public static void info(){
System.out.println("日志功能");
}
}
//聚合实现代理：同样实现接口，使用装饰者模式；（代理对象）
public class UserDaoLogProxy implements UserDao {
UserDao userDao;
public UserDaoLogProxy(UserDao userDao){//代理对象包含目标对象
this.userDao = userDao;
}
@Override
public void query() {
Log.info();
userDao.query();
}
}
//测试
public static void main(String[] args) {
UserDaoImpl target = new UserDaoImpl();
UserDaoLogProxy proxy = new UserDaoLogProxy(target);
proxy.query();
}
聚合由于利用了面向接口编程的特性，产生的代理类相对继承要少一点（虽然也是会产生类爆炸，假设有多个Dao，每个Dao产生一个代理类，所以还是会产生类爆炸），如下案例：
//时间记录功能
public class Timer {
public static void timer(){
System.out.println("时间记录功能");
}
}
//代理类：时间功能+业务
public class UserDaoTimerProxy implements UserDao { UserDao userDao;
public UserDaoTimerProxy(UserDao userDao){
this.userDao = userDao;
}
@Override
public void query() {
Timer.timer();
userDao.query();
}
}
//测试
public static void main(String[] args) {
//timer+query
UserDao target = new UserDaoTimerProxy(new UserDaoImpl());
//log+timer+query
UserDao proxy = new UserDaoLogProxy(target);
proxy.query();
}
public static void main(String[] args) {
//log+query
UserDao target = new UserDaoLogProxy(new UserDaoImpl());
//timer+log+query
UserDao proxy = new UserDaoTimerProxy(target);
proxy.query();
}
PS：
装饰和代理的区别：代理不需要指定目标对象，可以对任何对象进行代理；装饰需要指定目标对象，所以需要构造方法参数或set方法指定目标对象；
几个io的Buffer流（BufferedInputStream、BufferedOutputStream、BufferedReader、BufferedWriter）就是使用了装饰模式的静态代理；
public class BufferedReader extends Reader {
private Reader in;
........
public BufferedReader(Reader in, int sz) {
super(in);
if (sz <= 0)
throw new IllegalArgumentException("Buffer size <= 0");
this.in = in;
cb = new char[sz];
nextChar = nChars = 0;
}
public BufferedReader(Reader in) {
this(in, defaultCharBufferSize);
}
}
（2）动态代理：Java有JDK动态代理和CGLIB代理；（Spring Framework通过Spring AOP实现代理，底层还是使用JDK代理和CGLIB代理来实现）
模拟动态代理：不需要手动创建类文件（因为一旦手动创建类文件，会产生类爆炸），通过接口反射生成一个类文件，然后调用第三方的编译技术，动态编译这个产生的类文件成class文件，然后利用URLclassLoader把这个动态编译的类加载到jvm中，然后通过反射把这个类实例化。（通过字符串产生一个对象实现代理）；
PS：Java文件 -> class文件 -> byte字节（JVM）-> class对象（类对象）-> new（对象）；
所以步骤如下：
1）代码实现一个内容（完整的Java文件内容，包含包名、变量、构造方法、增强后的方法等），使其通过IO产生一个Java文件；
2）通过第三方编译技术产生一个class文件；
3）加载class文件利用反射实例化一个代理对象出来；
public class ProxyUtil {
/**
* content --->string
* |
* |生成
* v
* .java <-----通过io产生
* .class <-----Java文件编程产生
*
* .new <-----class文件反射产生实例对象
* @return
*/
public static Object newInstance(Object target){
Object proxy=null;
//根据对象获取接口
Class targetInf =target.getClass().getInterfaces()[0];
//获取接口的所有方法
//getMethods(),该方法是获取本类以及父类或者父接口中所有的公共方法(public修饰符修饰的)
//getDeclaredMethods(),该方法是获取本类中的所有方法，包括私有的(private、protected、默认以及public)的方法
Method[] declaredMethods = targetInf.getDeclaredMethods();
String line="\n";
String tab ="\t";
//接口名称
String targetInfName = targetInf.getSimpleName();
String content ="";
//包位置
String packageContent = "package com;"+line;
//接口
String importContent = "import "+targetInf.getName()+";"+line;
String clazzFirstLineContent = "public class $Proxy implements "+targetInfName+"{"+line;
//属性
String filedContent =tab+"private "+targetInfName+" target;"+line;
//构造方法
String constructorContent =tab+"public $Proxy ("+targetInfName+" target){" +line
+tab+tab+"this.target =target;"
+line+tab+"}"+line;
//方法
String methodContent = "";
for(Method method:declaredMethods){
//返回值
String returnTypeName = method.getReturnType().getSimpleName();
//方法名
String methodName = method.getName();
// Sting.class String.class 参数类型
Class<?>[] parameterTypes = method.getParameterTypes();
String argsContent = "";
String paramsContent="";
int flag = 0;
for(Class args :parameterTypes){
//String，参数类型
String simpleName = args.getSimpleName();
//String p0,Sting p1,
argsContent+=simpleName+" p"+flag+",";
paramsContent+="p"+flag+",";
flag++;
}
if (argsContent.length()>0){
argsContent=argsContent.substring(0,argsContent.lastIndexOf(",")-1);
paramsContent=paramsContent.substring(0,paramsContent.lastIndexOf(",")-1);
}
methodContent+=tab+"public "+returnTypeName+" "+methodName+"("+argsContent+") {"+line
//增强方法先写死
+tab+tab+"System.out.println(\"log\");"+line;
if(returnTypeName.equals("void")){
methodContent+=tab+tab+"target."+methodName+"("+paramsContent+");"+line
+tab+"}"+line;
}else{
methodContent+=tab+tab+"return target."+methodName+"("+paramsContent+");"+line
+tab+"}"+line;
}
}
content+=packageContent+importContent+clazzFirstLineContent+filedContent
+constructorContent+methodContent+"}";
//生成Java文件
File file = new File("D:\\com\\$Proxy.java");
try{
if(!file.exists()){
file.createNewFile();
}
//创建
FileWriter wr = new FileWriter(file);
wr.write(content);
wr.flush();
wr.close();
//编译Java文件
JavaCompiler compiler = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();
StandardJavaFileManager fileMgr = compiler.getStandardFileManager(null, null, null);
Iterable units = fileMgr.getJavaFileObjects(file);
JavaCompiler.CompilationTask t = compiler.getTask(null, fileMgr, null, null, null, units);
t.call();
fileMgr.close();
//new --> 反射
URL[] urls = new URL[]{new URL("file:D:\\\\")};
//加载外部文件
URLClassLoader classLoader = new URLClassLoader(urls);
Class<?> proxyClass = classLoader.loadClass("com.$Proxy");
Constructor constructor = proxyClass.getConstructor(targetInf);
//构造方法创建实例
proxy = constructor.newInstance(target);
//clazz.newInstance();//根据默认构造方法创建对象
//Class.forName()
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
return proxy;
}
}
自定义代理的缺点：生成Java文件；动态编译文件；需要一个URLClassLoader；涉及到了IO操作，软件的最终性能体现到了IO操作，即IO操作影响到软件的性能；
案例：
1）接口：
public interface UserDao {
void query();
void query(String name);
String getName(String id);
}
2）实现类：
public class UserService implements UserDao {
@Override
public void query() {
System.out.println("query");
}
@Override
public void query(String name) {
System.out.println(name);
}
@Override
public String getName(String id) {
System.out.println("id:"+id);
return "李四";
}
}
3）测试：
public static void main(String[] args) {
UserDao dao = (UserDao) ProxyUtil.newInstance(new UserService());
dao.query();
dao.query("张三");
}
--------结果--------
log
query
log
张三
package com;
import com.hrh.dynamicProxy.dao.UserDao;
public class $Proxy implements UserDao{//自定义动态代理生成的文件
private UserDao target;
public $Proxy (UserDao target){
this.target =target;
}
public String getName(String p) {
System.out.println("log");
return target.getName(p);
}
public void query(String p) {
System.out.println("log");
target.query(p);
}
public void query() {
System.out.println("log");
target.query();
}
}
JDK动态代理：基于反射实现，通过接口反射得到字节码，然后将字节码转成class，通过一个native（JVM实现）方法来执行；
案例实现：实现 InvocationHandler 接口重写 invoke 方法，其中包含一个对象变量和提供一个包含对象的构造方法；
public class MyInvocationHandler implements InvocationHandler {
Object target;//目标对象
public MyInvocationHandler(Object target){
this.target=target;
}
/**
* @param proxy 代理对象
* @param method 目标对象的目标方法
* @param args 目标方法的参数
*/
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
System.out.println("log");
return method.invoke(target,args);
}
}
public class MyInvocationHandlerTest {
public static void main(String[] args) {
//参数： 当前类的classLoader（保证MyInvocationHandlerTest当前类可用）
// 接口数组：通过接口反射得到接口里面的方法，对接口里面的所有方法都进行代理
// 实现的InvocationHandler：参数是目标对象
UserDao jdkproxy = (UserDao) Proxy.newProxyInstance(MyInvocationHandlerTest.class.getClassLoader(),
new Class[]{UserDao.class},new MyInvocationHandler(new UserService()));
jdkproxy.query("query");
//-----结果------
//log
//query
}
}
下面查看底层JDK生成的代理类class：
byte[] bytes = ProxyGenerator.generateProxyClass("$Proxy18", new Class[]{UserDao.class});
try {
FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("xxx本地路径\\$Proxy18.class");
fileOutputStream.write(bytes);
fileOutputStream.flush();
} catch (FileNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
或在代码的最前面添加下面代码：
System.setProperty(DebuggingClassWriter.DEBUG_LOCATION_PROPERTY, "xxx本地路径");
代理类class反编译后的内容：下面的内容验证了JDK动态代理为什么基于聚合（接口）来的，而不能基于继承来的？因为JDK动态代理底层已经继承了Proxy，而Java是单继承，不支持多继承，所以以接口来实现；
//
// Source code recreated from a .class file by IntelliJ IDEA
// (powered by Fernflower decompiler)
// import com.hrh.dao.UserDao;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
import java.lang.reflect.UndeclaredThrowableException; public final class $Proxy18 extends Proxy implements UserDao {
private static Method m1;
private static Method m4;
private static Method m5;
private static Method m2;
private static Method m0;
private static Method m3; public $Proxy18(InvocationHandler var1) throws {
super(var1);
} public final boolean equals(Object var1) throws {
try {
return (Boolean)super.h.invoke(this, m1, new Object[]{var1});
} catch (RuntimeException | Error var3) {
throw var3;
} catch (Throwable var4) {
throw new UndeclaredThrowableException(var4);
}
} public final void query(String var1) throws {
try {
super.h.invoke(this, m4, new Object[]{var1});
} catch (RuntimeException | Error var3) {
throw var3;
} catch (Throwable var4) {
throw new UndeclaredThrowableException(var4);
}
} public final void query() throws {
try {
super.h.invoke(this, m5, (Object[])null);
} catch (RuntimeException | Error var2) {
throw var2;
} catch (Throwable var3) {
throw new UndeclaredThrowableException(var3);
}
} public final String toString() throws {
try {
return (String)super.h.invoke(this, m2, (Object[])null);
} catch (RuntimeException | Error var2) {
throw var2;
} catch (Throwable var3) {
throw new UndeclaredThrowableException(var3);
}
} public final int hashCode() throws {
try {
return (Integer)super.h.invoke(this, m0, (Object[])null);
} catch (RuntimeException | Error var2) {
throw var2;
} catch (Throwable var3) {
throw new UndeclaredThrowableException(var3);
}
} public final String getName(String var1) throws {
try {
return (String)super.h.invoke(this, m3, new Object[]{var1});
} catch (RuntimeException | Error var3) {
throw var3;
} catch (Throwable var4) {
throw new UndeclaredThrowableException(var4);
}
} static {
try {
m1 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("equals", Class.forName("java.lang.Object"));
m4 = Class.forName("com.hrh.dao.UserDao").getMethod("query", Class.forName("java.lang.String"));
m5 = Class.forName("com.hrh.dao.UserDao").getMethod("query");
m2 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("toString");
m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode");
m3 = Class.forName("com.hrh.dao.UserDao").getMethod("getName", Class.forName("java.lang.String"));
} catch (NoSuchMethodException var2) {
throw new NoSuchMethodError(var2.getMessage());
} catch (ClassNotFoundException var3) {
throw new NoClassDefFoundError(var3.getMessage());
}
}
}
CGLIB代理：借助asm（一个操作字节码的框架）实现代理操作；CGLIB基于继承来的（前文有CGLIB代理类class的反编译可以看出）；
public class UserService {
public void query(){
System.out.println("query");
}
public static void main(String[] args) {
// 通过CGLIB动态代理获取代理对象的过程
Enhancer enhancer = new Enhancer();
// 设置enhancer对象的父类
enhancer.setSuperclass(UserService.class);
// 设置enhancer的回调对象
enhancer.setCallback(new MethodInterceptor() {
@Override
public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {
System.out.println("before method run...");
Object result = proxy.invokeSuper(obj, args);
System.out.println("after method run...");
return result;
}
});
//创建代理对象
UserService bean = (UserService) enhancer.create();
bean.query();
}
}
//-----------结果------
before method run...
query
after method run...
PS：如果只是对项目中一个类进行代理，可以使用静态代理，如果是多个则使用动态代理；
关于代理的其他相关知识介绍可参考前文：Spring(11) - Introductions进行类扩展方法、Spring笔记(3) - SpringAOP基础详解和源码探究
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