动态代理和静态代理

 金诚   2020-01-28 23:08   88 人阅读  0 条评论

要说动态代理,必须先聊聊静态代理。

静态代理

假设现在项目经理有一个需求:在项目现有所有类的方法前后打印日志。

你如何在不修改已有代码的前提下,完成这个需求?

我首先想到的是静态代理。具体做法是:

1.为现有的每一个类都编写一个对应的代理类,并且让它实现和目标类相同的接口(假设都有)

2.在创建代理对象时,通过构造器塞入一个目标对象,然后在代理对象的方法内部调用目标对象同名方法,并在调用前后打印日志。也就是说,代理对象 = 增强代码 + 目标对象(原对象)。有了代理对象后,就不用原对象了

静态代理的缺陷

程序员要手动为每一个目标类编写对应的代理类。如果当前系统已经有成百上千个类,工作量太大了。所以,现在我们的努力方向是:如何少写或者不写代理类,却能完成代理功能?

复习对象的创建

很多初学Java的朋友眼中创建对象的过程

实际上可以换个角度,也说得通

所谓的Class对象,是Class类的实例,而Class类是描述所有类的,比如Person类,Student类

可以看出,要创建一个实例,最关键的就是得到对应的Class对象。只不过对于初学者来说,new这个关键字配合构造方法,实在太好用了,底层隐藏了太多细节,一句 Person p = new Person();直接把对象返回给你了。我自己刚开始学Java时,也没意识到Class对象的存在。

分析到这里,貌似有了思路:

能否不写代理类,而直接得到代理Class对象,然后根据它创建代理实例(反射)。

Class对象包含了一个类的所有信息,比如构造器、方法、字段等。如果我们不写代理类,这些信息从哪获取呢?苦思冥想,突然灵光一现:代理类和目标类理应实现同一组接口。之所以实现相同接口,是为了尽可能保证代理对象的内部结构和目标对象一致,这样我们对代理对象的操作最终都可以转移到目标对象身上,代理对象只需专注于增强代码的编写。还是上面这幅图:

所以,可以这样说:接口拥有代理对象和目标对象共同的类信息。所以,我们可以从接口那得到理应由代理类提供的信息。但是别忘了,接口是无法创建对象的,怎么办?

动态代理

JDK提供了java.lang.reflect.InvocationHandler接口和 java.lang.reflect.Proxy类,这两个类相互配合,入口是Proxy,所以我们先聊它。

Proxy有个静态方法:getProxyClass(ClassLoader, interfaces),只要你给它传入类加载器和一组接口,它就给你返回代理Class对象。

用通俗的话说,getProxyClass()这个方法,会从你传入的接口Class中,“拷贝”类结构信息到一个新的Class对象中,但新的Class对象带有构造器,是可以创建对象的。打个比方,一个大内太监(接口Class),空有一身武艺(类信息),但是无法传给后人。现在江湖上有个妙手神医(Proxy类),发明了克隆大法(getProxyClass),不仅能克隆太监的一身武艺,还保留了小DD(构造器)...(这到底是道德の沦丧,还是人性的扭曲,欢迎走进动态代理)

所以,一旦我们明确接口,完全可以通过接口的Class对象,创建一个代理Class,通过代理Class即可创建代理对象。

大体思路

静态代理

动态代理

所以,按我理解,Proxy.getProxyClass()这个方法的本质就是:以Class造Class。

有了Class对象,就很好办了,具体看代码:

完美。

根据代理Class的构造器创建对象时,需要传入InvocationHandler。每次调用代理对象的方法,最终都会调用InvocationHandler的invoke()方法:

怎么做到的呢?

上面不是说了吗,根据代理Class的构造器创建对象时,需要传入InvocationHandler。通过构造器传入一个引用,那么必然有个成员变量去接收。没错,代理对象的内部确实有个成员变量invocationHandler,而且代理对象的每个方法内部都会调用handler.invoke()!InvocationHandler对象成了代理对象和目标对象的桥梁,不像静态代理这么直接。

大家仔细看上图右侧的动态代理,我在invocationHandler的invoke()方法中并没有写目标对象。因为一开始invocationHandler的invoke()里确实没有目标对象,需要我们手动new。

但这种写法不够优雅,属于硬编码。我这次代理A对象,下次想代理B对象还要进来改invoke()方法,太差劲了。改进一下,让调用者把目标对象作为参数传进来

 

这样就非常灵活,非常优雅了。无论现在系统有多少类,只要你把实例传进来,getProxy()都能给你返回对应的代理对象。就这样,我们完美地跳过了代理类,直接创建了代理对象!

不过实际编程中,一般不用 getProxyClass(),而是使用 Proxy 类的另一个静态方法:Proxy.newProxyInstance(),直接返回代理实例,连中间得到代理 Class 对象的过程都帮你隐藏:

 

现在,我想题主应该能看懂动态代理了。

最后讨论一下代理对象是什么类型。

首先,请区分两个概念:代理 Class 对象和代理对象。

单从名字看,代理 Class 和 Calculator 的接口确实相去甚远,但是我们却能将代理对象赋值给接口类型:

千万别觉得名字奇怪,就怀疑它不能用接口接收,只要实现该接口就是该类型。

代理对象的本质就是:和目标对象实现相同接口的实例。代理 Class 可以叫任何名字,whatever,只要它实现某个接口,就能成为该接口类型。

我写了一个 MyProxy 类,那么它的 Class 名字必然叫 MyProxy。但这和能否赋值给接口没有任何关系。由于它实现了 Serializable 和 Collection,所以 myProxy(代理实例)同时是这两个接口的类型。

小结

我想了个很骚的比喻,希望能解释清楚:

接口 Class 对象是大内太监,里面的方法和字段比做他的一身武艺,但是他没有小 DD(构造器),所以不能 new 实例。一身武艺后继无人。

那怎么办呢?

正常途径(implements):

写一个类,实现该接口。这个就相当于大街上拉了一个人,认他做干爹。一身武艺传给他,只是比他干爹多了小 DD,可以 new 实例。

非正常途径(动态代理):

通过妙手圣医 Proxy 的克隆大法(Proxy.getProxyClass()),克隆一个 Class,但是有小 DD。所以这个克隆人 Class 可以创建实例,也就是代理对象。

代理 Class 其实就是附有构造器的接口 Class,一样的类结构信息,却能创建实例。

JDK 动态代理生成的实例CGLib 动态代理生成的实例

如果说继承的父类是亲爹(只有一个),那么实现的接口是干爹(可以有多个)。

实现接口是一个类认干爹的过程。接口无法创建对象,但实现该接口的类可以。

比如

这个类 new 一个实例出来,你问它:你爸爸是谁啊?它会告诉你:我只有一个爸爸 Person。

但是 student instanceof A interface,或者 student instanceof B interface,它会告诉你两个都是它干爹(true),都可以用来接收它。

然而,凡是有利必有弊。

也就是说,动态代理生成的代理对象,最终都可以用接口接收,和目标对象一起形成了多态,可以随意切换展示不同的功能。但是切换的同时,只能使用该接口定义的方法。

 

动态代理小实战

client测试部分,包含代理类CalculatorProxy 、被代理类CalculatorSubject 、以及定义接口CalculatorInterface 

 

被代理类

 

代理类

以及接口定义

打印结果为:

 

 


关于类加载器

初学者可能对诸如“字节码文件”、Class 对象比较陌生。所以这里花一点点篇幅介绍一下类加载器的部分原理。如果我们要定义类加载器,需要继承 ClassLoader 类,并覆盖 findClass()方法:

所以,这就是类加载之所以能把 xxx.class 文件加载进内存,并创建对应 Class 对象的深层原因。

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