代理模式和Java中的动态代理【开发实践】

文章目录

    • 一、代理模式基础
      • 1.1 代理模式
      • 1.2 静态代理
      • 1.3 动态代理
    • 二、静态代理的实现
    • 三、JDK动态代理
      • 3.1 JDK动态代理概述
      • 3.2 invoke方法介绍
      • 3.3 JDK动态代理的使用
    • 四、CGLIB动态代理
      • 3.1 CGLIB动态代理概述
      • 3.2 CGLIB动态代理的使用
    • 五、对比
      • 5.1 代理实现与使用对比
      • 5.2 使用条件对比
      • 5.3 增强逻辑的位置对比

一、代理模式基础

1.1 代理模式

代理模式是常见的设计模式之一,代理模式就是代理对象具备真实对象的功能,能代替真实对象完成相应操作,并能在操作执行的前后进行增强处理。

代理模式常应用于面向切面编程(AOP)、日志记录、权限控制、性能监控等多种横切关注点的系统级服务。

代理模式的实现可以分为两类:一类是静态代理,另一类是动态代理。

1.2 静态代理

静态代理在程序运行前就已经存在,指由程序员需要手动编写或使用特定工具生成代理类的源代码(即.class 文件),在程序编译阶段就已确定。

静态代理需要为每个目标类手动编写代理类,可能导致代码重复。适用于代码结构相对固定且代理类数量有限的场景。

1.3 动态代理

动态代理是在程序运行期间动态生成的。代理不是直接写成 .class 文件,而是在JVM运行时通过反射、字节码操作(如Java的 java.lang.reflect.Proxy 类或第三方库如CGLIB)等机制动态构建的。

动态代理提供了更高的灵活性和扩展性,但会牺牲少许性能。

二、静态代理的实现

先理解静态代理的实现,更容易理解JDK动态代理的原理,其使用流程如下:

  1. 定义一个接口,里面有需要被代理/增强的方法。
  2. 定义一个需要被代理的类,实现上述接口。
  3. 定义一个静态代理类,也实现上述接口,并且需要定义接口类型的成员变量,用于指向被代理的对象。在静态代理类中,可以对接口方法进行增强,内部可以调用被代理对象的对应方法,并在前后做增强处理。
  4. 使用时,用接口申明变量类型,指向静态代理类的实例对象。
// 接口
interface Subject {// 需要被增强的方法void request();
}// 实现类
class RealSubject implements Subject {@Overridepublic void request() {System.out.println("RealSubject: Handling request.");}
}// 静态代理类
class StaticProxy implements Subject {// 成员变量用于指向被代理的对象,使用接口类型申明该变量private final Subject realSubject;// 可以用构造器或者set方法来设置被代理的对象public StaticProxy(Subject realSubject) {this.realSubject = realSubject;}@Overridepublic void request() {// 可选的前置处理preRequest();// 调用被代理的对象realSubject.request();// 可选的后置处理postRequest();}private void preRequest() {System.out.println("StaticProxy: Pre-processing request.");}private void postRequest() {System.out.println("StaticProxy: Post-processing request.");}
}// 使用静态代理对象
public class StaticProxyTest {public static void main(String[] args) {// 使用接口申明变量类型,指向静态代理类的实例对象Subject subject = new StaticProxy(new RealSubject());subject.request();}
}

三、JDK动态代理

3.1 JDK动态代理概述

JDK动态代理是一种利用Java反射机制在运行时动态创建代理对象的技术,它是Java原生支持的,主要依赖于java.lang.reflect.Proxy类和java.lang.reflect.InvocationHandler接口。

JDK 动态代理基于接口,只有实现了接口的类,才能通过 JDK 动态代理来增强接口方法。

3.2 invoke方法介绍

  • Object proxy:代理对象的引用。尽管在invoke方法内部可能不需要直接使用它,但它代表了代理实例本身,有时候可用于获取代理类的信息或其他特殊处理。
  • Method method:表示被调用的方法的一个Method对象。这个对象包含了方法的所有元数据,如方法名、返回类型、参数类型等。你可以利用这个对象来判断被调用的是哪个具体方法,从而做出不同的处理逻辑。
  • Object[] args:一个对象数组,包含了调用方法时传递的实际参数。这些参数与原始方法调用时提供的参数类型和顺序完全一致。你可以利用这些参数来传递给被代理方法,或者进行预处理/后处理
  • 返回值:invoke方法的返回值会作为实际调用方法的返回值。

3.3 JDK动态代理的使用

JDK动态代理的使用流程如下:

  1. 定义一个接口,里面有需要被代理/增强的方法。
  2. 定义一个需要被代理的类,实现上述接口。
  3. 定义一个动态代理处理器,需要实现InvocationHandler接口,并且需要定义接口类型的成员变量,用于指向被代理的对象。实现invoke()方法,可以对接口方法进行增强。
  4. 使用时,用接口申明变量类型,指向Proxy.newProxyInstance()返回的代理对象。
// 动态代理处理器
class DynamicProxyHandler implements InvocationHandler {private final Subject realSubject;public DynamicProxyHandler(Subject realSubject) {this.realSubject = realSubject;}@Overridepublic Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {preRequest();// 调用被代理对象的方法// 调用接口方法时,这里就会调用被代理对象的相应方法Object result = method.invoke(realSubject, args);postRequest();return result;}private void preRequest() {System.out.println("DynamicProxyHandler: Pre-processing request.");}private void postRequest() {System.out.println("DynamicProxyHandler: Post-processing request.");}
}// 测试动态代理
public class DynamicProxyTest {public static void main(String[] args) {Subject realSubject = new RealSubject();// 返回的是Object对象,需要转换为目标接口对象Subject proxySubject = (Subject) Proxy.newProxyInstance(RealSubject.class.getClassLoader(),new Class[]{Subject.class},new DynamicProxyHandler(realSubject));proxySubject.request();}
}

四、CGLIB动态代理

3.1 CGLIB动态代理概述

CGLIB(Code Generation Library)是一个强大的、高性能代码生成库,它允许在运行时动态地生成修改Java字节码

CGLIB动态代理基于子类继承,能够对任何类(无论是否实现了接口)实现代理,这使得它的应用范围更广。

3.2 CGLIB动态代理的使用

CGLIB动态代理的使用流程如下:

  1. 定义目标类(无需实现接口)。
  2. 定义方法拦截器,需要实现MethodInterceptor接口。实现intercept()方法来对被代理对象的方法进行增强。
  3. 使用时,需要创建方法拦截器对象和Enhancer对象,通过Enhancer对象来返回代理对象。该操作可以封装在方法拦截器中。
// 目标类,无需实现接口
class RealSubject {public void request() {System.out.println("RealSubject: Handling request.");}
}// CGLIB代理实现
class CglibProxy implements MethodInterceptor {@Overridepublic Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {preRequest();Object result = proxy.invokeSuper(obj, args); // 调用父类方法,即真实对象的方法postRequest();return result;}private void preRequest() {System.out.println("CglibProxy: Pre-processing request.");}private void postRequest() {System.out.println("CglibProxy: Post-processing request.");}// 创建代理对象public Object getProxy(Class<?> clazz) {Enhancer enhancer = new Enhancer();enhancer.setSuperclass(clazz); // 设置父类enhancer.setCallback(this); // 设置回调方法return enhancer.create(); // 创建并返回代理对象}
}// 测试CGLIB动态代理
public class CglibProxyTest {public static void main(String[] args) {CglibProxy cglibProxy = new CglibProxy();// 返回的是Object对象,需要转换为被代理类的对象RealSubject proxySubject = (RealSubject) cglibProxy.getProxy(RealSubject.class);proxySubject.request();}
}

五、对比

5.1 代理实现与使用对比

实现代理逻辑
都需要调用目标方法,然后在目标方法前后新增增强逻辑。区别是,静态代理在实现接口方法时,调用被代理对象的目标方法并实现增强。动态代理需要实现接口(InvocationHandler / MethodInterceptor),必须实现接口方法(invoke / intercept),在接口方法里调用被代理对象的目标方法并实现增强。
获取代理对象
静态代理时,被代理类的对象即代理对象。
JDK动态代理中,使用Proxy.newProxyInstance()来获取代理对象。
CGLIB动态代理中,使用enhancer.create()来获取代理对象。

5.2 使用条件对比

静态代理和CGLIB动态代理都依赖于接口,CGLIB动态代理不依赖于接口。

5.3 增强逻辑的位置对比

静态代理中,增强逻辑分散在被代理类的各个方法中,需要在方法中实现该方法的增强逻辑。如果这些方法都需要同种增强,将产生大量的重复代码。

在动态代理中,增强逻辑集中在一个方法里。如果所有方法都需要同种增强,增强逻辑只需要写一处,非常方便。如果方法的增强逻辑不同,则需要通过反射获取方法名,然后使用响应的增强逻辑。

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