设计模式之动态代理(dynamic proxy)

2021-07-25 04:02:03

1 动态代理与静态代理

我们从上一篇设计模式之代理模式一文中已经知道，在代理模式中代理对象和被代理对象一般实现相同的接口，调用者与代理对象进行交互。代理的存在对于调用者来说是透明的，调用者看到的只是接口。这就是传统的代理模式静态代理的特点。

那么传统的静态代理模式有什么问题呢？如果需要代理的类只有一个，那么静态代理没什么问题，如果有很多类需要代理呢，用静态代理的话就需要为每一个类创建一个代理类，显然这么做太过繁琐也容易出错。为此，JDK 5引入的动态代理机制，允许开发人员在运行时刻动态的创建出代理类及其对象。也就是说，我们不用为每个类再单独创建一个代理对象了。

比如Spring的aop框架，它可以通过简单的配置，在不新增、修改任何业务逻辑代码情况下，动态的给我们的业务逻辑增加诸如日志打印、事务处理、异常处理等，这就是利用的动态代理机制。

2 动态代理的作用

数据库连接以及事物管理
单元测试中的动态 Mock 对象
自定义工厂与依赖注入（DI）容器之间的适配器
类似 AOP 的方法拦截器
日志、缓存等业务增强
Java RMI远程通信
各种访问控制器、验证器
… …

3 动态代理的原理

动态代理主要是利用了Java的反射机制。

4 动态代理类的创建

要创建一个动态代理，只需要利用Java API提供的两个类：

java.lang.reflect.InvocationHandler：这是调用处理器接口，它自定义了一个 invoke() 方法，我们就在这个方法里触发代理对象自己的方法，你可以在它的前后增加我们自己的增强方法。
java.lang.reflect.Proxy：这是 Java 动态代理机制的主类，它提供了一组静态方法来为一组接口动态地生成代理类及其对象，也就是动态生成代理对象的方法。

每个代理类的对象都会关联一个表示内部处理逻辑的InvocationHandler接口的实现。当使用者调用了代理对象所代理的接口中的方法的时候，这个调用的信息会被传递给InvocationHandler的invoke()方法。在 invoke()方法的参数中可以获取到代理对象、方法对应的Method对象和调用的实际参数。invoke()方法的返回值被返回给使用者。这种做法实际上相当于对方法调用进行了拦截。熟悉AOP的人对这种使用模式应该不陌生。但是这种方式不需要依赖AspectJ等AOP框架。

4.1 创建一个代理

我们可以通过Proxy.newProxyInstance()方法来动态的创建一个代理。这个方法有3个参数：

1. ClassLoader ：负责加载动态代理类
2. 接口数组
3. InvocationHandler：把方法调用转到代理上

用Proxy类动态创建代理类：

InvocationHandler handler = new MyInvocationHandler();
MyInterface proxy = (MyInterface) Proxy.newProxyInstance(
                        MyInterface.class.getClassLoader(),
                        new Class[] { MyInterface.class },
                        handler);

在执行完这段代码之后，变量proxy 包含一个 MyInterface 接口的的动态实现。所有对 proxy 的调用都被转向到实现了 InvocationHandler 接口的 handler 上。有关 InvocationHandler 的内容会在下一段介绍。

4.3 关于InvocationHandler接口

在前面提到了当你调用Proxy.newProxyInstance()方法时，你必须要传入一个InvocationHandler接口的实现。所有对动态代理对象的方法调用都会被转向到InvocationHandler接口的实现上，下面是 InvocationHandler 接口的定义：

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

传入invoke()方法中的proxy参数是实现要代理接口的动态代理对象。通常你是不需要他的。invoke()方法中的Method对象参数代表了被动态代理的接口中要调用的方法，从这个method对象中你可以获取到这个方法名字，方法的参数，参数类型等等信息。Object数组参数包含了被动态代理的方法需要的方法参数。注意：原生数据类型（如int，long等等）方法参数传入等价的包装对象（如Integer， Long等等）。

5 说再多不如举个实例

比如我们有两个业务，要为这两个业务添加日志打印功能。如果是静态代理，那么就需要分别为每个业务类写一个代理类，而如果用动态代理，只需要实现一个日志打印功能的handler即可，完全不需要自己再单独写代理类，下面我们具体看一下这个例子。

5.1 准备两个业务接口及其实现

接口A和接口B：

public interface SubjectA {
   public void setUser(String name,String password);
}

public interface SubjectB {
   public void sayHello(String name);
}

接口A和接口B的实现：

public class RealSubjectA implements SubjectA {
   public void setUser(String name,String password){
      System.out.println("-------------set user,name:"+name+" password:"+password+"-------------");
   }
}

public class RealSubjectB implements SubjectB{
   public void sayHello(String name) {
      System.out.println("--------------say hello:"+name+"-------------");
   }
}

5. 2 写一个日志打印的handler

/**
 * 日志打印handler，打印调用代理对象的方法及其参数值
 * **/
public class LogHandler implements InvocationHandler{
   private Object proxied;
   LogHandler(Object proxied){
      this.proxied=proxied;
   }
   public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
      System.out.println("begin to invoke method:"+method.getName()+" params:"+ Arrays.toString(args));
      Object result=method.invoke(proxied,args);
      System.out.println("invoke "+method.getName()+" end");
      return result;
   }
}

5.3 最后用Proxy类生产动态代理对象

public class TestDynamicProxy {
   public static void main(String[] args) {
  RealSubjectA realA = new RealSubjectA();
  SubjectA proxySubjectA = (SubjectA) Proxy.newProxyInstance(SubjectA.class.getClassLoader(),
        new Class[]{SubjectA.class},
        new LogHandler(realA));//生成一个业务A的动态代理对象
  RealSubjectB realB = new RealSubjectB();
  SubjectB proxySubjectB = (SubjectB) Proxy.newProxyInstance(SubjectB.class.getClassLoader(),
        new Class[]{SubjectB.class},
        new LogHandler(realB));//生成一个业务B的动态代理对象
  proxySubjectA.setUser("heaven","123456");
  proxySubjectB.sayHello("heaven");
   }
}

运行结果

begin to invoke method:setUser params:[heaven, 123456]
-------------set user,name:heaven password:123456-------------
invoke setUser end
begin to invoke method:sayHello params:[heaven]
--------------say hello:heaven-------------
invoke sayHello end

结果说明

1. 通过动态代理，我们的业务逻辑没有做任何修改便实现了日志打印功能，实现了解耦（这其实就是一个aop编程的例子）
2. 我们没有为每个业务单独去写代理类，代理的代码量不会因为业务增加而庞大

5.4 数据库连接以及事物管理

Spring 框架中有一个事物代理可以让你提交/回滚一个事物，如果用动态代理的话，其方法调用序列如下：

web controller --> proxy.execute(...);
proxy --> connection.setAutoCommit(false);
proxy --> realAction.execute();
realAction does database work
proxy --> connection.commit();

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