十分鐘理解 Java 中的動態代理

一、概述

1. 什么是代理

我們大家都知道微商代理,簡單地說就是代替廠家賣商品,廠家“委托”代理為其銷售商品。關于微商代理,首先我們從他們那里買東西時通常不知道背后的廠家究竟是誰,也就是說,“委托者”對我們來說是不可見的;其次,微商代理主要以朋友圈的人為目標客戶,這就相當于為廠家做了一次對客戶群體的“過濾”。我們把微商代理和廠家進一步抽象,前者可抽象為代理類,后者可抽象為委托類(被代理類)。通過使用代理,通常有兩個優點,并且能夠分別與我們提到的微商代理的兩個特點對應起來:

優點一:可以隱藏委托類的實現;

優點二:可以實現客戶與委托類間的解耦,在不修改委托類代碼的情況下能夠做一些額外的處理。

2. 靜態代理

若代理類在程序運行前就已經存在,那么這種代理方式被成為 靜態代理 ,這種情況下的代理類通常都是我們在Java代碼中定義的。 通常情況下, 靜態代理中的代理類和委托類會實現同一接口或是派生自相同的父類。 下面我們用Vendor類代表生產廠家,BusinessAgent類代表微商代理,來介紹下靜態代理的簡單實現,委托類和代理類都實現了Sell接口,Sell接口的定義如下:

public interface Sell { void sell(); void ad();  }

Vendor類的定義如下:

public class Vendor implements Sell { public void sell() {  System.out.println("In sell method");  } public void ad() {  System,out.println("ad method")  }  }

代理類BusinessAgent的定義如下:

public class Vendor implements Sell { public void sell() {  System.out.println("In sell method");  } public void ad() {  System,out.println("ad method")  }  }

從BusinessAgent類的定義我們可以了解到,靜態代理可以通過聚合來實現,讓代理類持有一個委托類的引用即可。

下面我們考慮一下這個需求:給Vendor類增加一個過濾功能,只賣貨給大學生。通過靜態代理,我們無需修改Vendor類的代碼就可以實現,只需在BusinessAgent類中的sell方法中添加一個判斷即可如下所示:

public class BusinessAgent implements Sell {  ...  public void sell() {  if (isCollegeStudent()) {  vendor.sell();  }  }  ...  }

這對應著我們上面提到的使用代理的第二個優點:可以實現客戶與委托類間的解耦,在不修改委托類代碼的情況下能夠做一些額外的處理。靜態代理的局限在于運行前必須編寫好代理類,下面我們重點來介紹下運行時生成代理類的動態代理方式。

二、動態代理

1. 什么是動態代理

代理類在程序運行時創建的代理方式被成為 動態代理。 也就是說,這種情況下,代理類并不是在Java代碼中定義的,而是在運行時根據我們在Java代碼中的“指示”動態生成的。相比于靜態代理, 動態代理的優勢在于可以很方便的對代理類的函數進行統一的處理,而不用修改每個代理類的函數。 這么說比較抽象,下面我們結合一個實例來介紹一下動態代理的這個優勢是怎么體現的。

現在,假設我們要實現這樣一個需求:在執行委托類中的方法之前輸出“before”,在執行完畢后輸出“after”。我們還是以上面例子中的Vendor類作為委托類,BusinessAgent類作為代理類來進行介紹。首先我們來使用靜態代理來實現這一需求,相關代碼如下:

public class BusinessAgent implements Sell {  private Vendor mVendor;  public BusinessAgent(Vendor vendor) {  this.mVendor = vendor;  }  public void sell() {  System.out.println("before");  mVendor.sell();  System.out.println("after");  }  public void ad() {  System.out.println("before");  mVendor.ad();  System.out.println("after");  }  }

從以上代碼中我們可以了解到,通過靜態代理實現我們的需求需要我們在每個方法中都添加相應的邏輯,這里只存在兩個方法所以工作量還不算大,假如Sell接口中包含上百個方法呢?這時候使用靜態代理就會編寫許多冗余代碼。通過使用動態代理,我們可以做一個“統一指示”,從而對所有代理類的方法進行統一處理,而不用逐一修改每個方法。下面我們來具體介紹下如何使用動態代理方式實現我們的需求。

2. 使用動態代理

(1)InvocationHandler接口

在使用動態代理時,我們需要定義一個位于代理類與委托類之間的中介類,這個中介類被要求實現InvocationHandler接口,這個接口的定義如下:

public interface InvocationHandler {  Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args);  }

從InvocationHandler這個名稱我們就可以知道,實現了這個接口的中介類用做“調用處理器”。當我們調用代理類對象的方法時,這個“調用”會轉送到invoke方法中,代理類對象作為proxy參數傳入,參數method標識了我們具體調用的是代理類的哪個方法,args為這個方法的參數。這樣一來,我們對代理類中的所有方法的調用都會變為對invoke的調用,這樣我們可以在invoke方法中添加統一的處理邏輯(也可以根據method參數對不同的代理類方法做不同的處理)。因此我們只需在中介類的invoke方法實現中輸出“before”,然后調用委托類的invoke方法,再輸出“after”。下面我們來一步一步具體實現它。

(2)委托類的定義

動態代理方式下,要求委托類必須實現某個接口,這里我們實現的是Sell接口。委托類Vendor類的定義如下:

public class Vendor implements Sell {  public void sell() {  System.out.println("In sell method");  }  public void ad() {  System,out.println("ad method")  }  }

(3)中介類

上面我們提到過,中介類必須實現InvocationHandler接口,作為調用處理器”攔截“對代理類方法的調用。中介類的定義如下:

public class DynamicProxy implements InvocationHandler {  private Object obj; //obj為委托類對象;  public DynamicProxy(Object obj) {  this.obj = obj;  }  @Override  public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {  System.out.println("before");  Object result = method.invoke(obj, args);  System.out.println("after");  return result;  }  }

從以上代碼中我們可以看到,中介類持有一個委托類對象引用,在invoke方法中調用了委托類對象的相應方法(第11行),看到這里是不是覺得似曾相識?通過聚合方式持有委托類對象引用,把外部對invoke的調用最終都轉為對委托類對象的調用。這不就是我們上面介紹的靜態代理的一種實現方式嗎?實際上,中介類與委托類構成了靜態代理關系,在這個關系中,中介類是代理類,委托類就是委托類; 代理類與中介類也構成一個靜態代理關系,在這個關系中,中介類是委托類,代理類是代理類。也就是說,動態代理關系由兩組靜態代理關系組成,這就是動態代理的原理。下面我們來介紹一下如何”指示“以動態生成代理類。

(4)動態生成代理類

動態生成代理類的相關代碼如下:

public class Main {  public static void main(String[] args) {  //創建中介類實例  DynamicProxy inter = new DynamicProxy(new Vendor());  //加上這句將會產生一個$Proxy0.class文件,這個文件即為動態生成的代理類文件  System.getProperties().put("sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles","true");  //獲取代理類實例sell  Sell sell = (Sell)(Proxy.newProxyInstance(Sell.class.getClassLoader(), new Class[] {Sell.class}, inter));  //通過代理類對象調用代理類方法,實際上會轉到invoke方法調用  sell.sell();  sell.ad();  }  }

在以上代碼中,我們調用Proxy類的newProxyInstance方法來獲取一個代理類實例。這個代理類實現了我們指定的接口并且會把方法調用分發到指定的調用處理器。這個方法的聲明如下:

public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces, InvocationHandler h) throws IllegalArgumentException

方法的三個參數含義分別如下:

loader:定義了代理類的ClassLoder;

interfaces:代理類實現的接口列表

h:調用處理器,也就是我們上面定義的實現了InvocationHandler接口的類實例

我們運行一下,看看我們的動態代理是否能正常工作。我這里運行后的輸出為:

說明我們的動態代理確實奏效了。

上面我們已經簡單提到過動態代理的原理,這里再簡單的總結下:首先通過newProxyInstance方法獲取代理類實例,而后我們便可以通過這個代理類實例調用代理類的方法,對代理類的方法的調用實際上都會調用中介類(調用處理器)的invoke方法,在invoke方法中我們調用委托類的相應方法,并且可以添加自己的處理邏輯。

來源:51CTO

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