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你有被代理过吗?讲讲开源框架都在用的代理模式


大家好,我是老三。

这节我们来看一个非常重要的设计模式——代理模式,尽管我们工作中可能很少用到,但它是很多框架重要功能的基石,肘,我们开始吧。

引言

节假日的地铁站,你是否见过有人掏出电脑,原地输出,原来是群里被疯狂@……

你有被代理过吗?讲讲开源框架都在用的代理模式_开发语言

用户提问题,客服@我们解决,可能很多开发同学都经历过这样的场景。

用户找到客服,提出问题,客服又找到开发同学,让开发同学去解决问题,开发同学解决完,最后反馈给客服,客服再反馈到用户。

站在用户的视角,感觉就是客服解决了这个问题,这其实就是一种代理。

你有被代理过吗?讲讲开源框架都在用的代理模式_开发语言_02

我们以这个例子,来看看Java怎么实现代理模式的吧。

Java的三种代理模式实现

代理模式的定义:


Provide a surrogate or placeholder for another object to control access to it.(为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。)


简单说,就是设置一个中间代理来控制访问原目标对象,达到增强原对象的功能和简化访问方式的目的。

你有被代理过吗?讲讲开源框架都在用的代理模式_动态代理_03

Java实现代理模式分为两类三种,两类是​​静态代理​​​和​​动态代理​​​,动态代理又可以分为​​JDK动态代理​​​和​​CGLIB动态代理​​。

你有被代理过吗?讲讲开源框架都在用的代理模式_目标对象_04

静态代理

静态代理比较简单,代理类需要实现和目标接口类一样的接口。

你有被代理过吗?讲讲开源框架都在用的代理模式_开发语言_05


  • 接口类:ISolver
    ​public interface ISolver { void solve(); } ​
  • 目标类:Solver
    ​public class Solver implements ISolver { @Override public void solve() { System.out.println("疯狂掉头发解决问题……"); } } ​
  • 代理类:SolverProxy,代理类也要实现接口,并且还要维护一个目标对象。
    ​public class SolverProxy implements ISolver { //目标对象 private ISolver target; public SolverProxy(ISolver target) { this.target = target; } @Override public void solve() { System.out.println("请问有什么能帮到您?"); target.solve(); System.out.println("问题已经解决啦!"); } } ​
  • 客户端;Client
    ​public class Client { public static void main(String[] args) { //目标对象:程序员 ISolver developer = new Solver(); //代理:客服小姐姐 SolverProxy csProxy = new SolverProxy(developer); //目标方法:解决问题 csProxy.solve(); } } ​
  • 运行结果
    ​请问有什么能帮到您? 疯狂掉头发解决问题…… 问题已经解决啦! ​

我们看到,通过静态代理,可以在不修改目标对象的前提下扩展目标对象的功能。

但是,它也有一些问题:


  • 冗余:由于代理对象要实现与目标对象一致的接口,会产生过多的代理类。
  • 维护性不佳:一旦接口增加方法,目标对象与代理对象都要进行修改。

JDK动态代理

JDK动态代理利用了JDK​反射​机制,动态地在内存中构建代理对象,从而实现对目标对象的代理功能。

它主要用到了两个反射类的API:


  • java.lang.reflect Proxy| static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,Class<?>[] interfaces, InvocationHandler h):返回一个指定接口的代理类实例,该接口可以将方法调用指派到指定的调用处理程序
  • java.lang.reflect InvocationHandler|Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) :在代理实例上调用目标方法,并返回结果。

我们来看看使用JDK动态代理之后的客服代理场景。

你有被代理过吗?讲讲开源框架都在用的代理模式_java_06


  • 接口类:ISolver
    ​public interface ISolver { void solve(); } ​
  • 目标类:Solver,目标类需要实现接口类。
    ​public class Solver implements ISolver { @Override public void solve() { System.out.println("疯狂掉头发解决问题……"); } } ​
  • 动态代理工厂:ProxyFactory,这里的动态代理工厂,不需要实现接口,直接采用反射的方式生成一个目标对象的代理对象实例。
    ps:这里用了一个匿名内部类的方法,还有一种方法,动态代理类实现InvocationHandler接口,大体上类似,就不再给出例子了。
    ​public class ProxyFactory { // 维护一个目标对象 private Object target; public ProxyFactory(Object target) { this.target = target; } // 为目标对象生成代理对象 public Object getProxyInstance() { return Proxy.newProxyInstance(target.getClass().getClassLoader(), target.getClass().getInterfaces(), new InvocationHandler() { @Override public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable { System.out.println("请问有什么可以帮到您?"); // 调用目标对象方法 Object returnValue = method.invoke(target, args); System.out.println("问题已经解决啦!"); return null; } }); } } ​
  • 客户端:Client
    客户端生成一个代理对象实例,通过代理对象调用目标对象方法的时候,就会进入invoke()方法,最后是通过反射的方式调用目标对象的方法。
    ​public class Client { public static void main(String[] args) { //目标对象:程序员 ISolver developer = new Solver(); //代理:客服小姐姐 ISolver csProxy = (ISolver) new ProxyFactory(developer).getProxyInstance(); //目标方法:解决问题 csProxy.solve(); } } ​
  • 运行结果:
    ​请问有什么可以帮到您? 疯狂掉头发解决问题…… 问题已经解决啦! ​

我们简单总结一下静态代理和动态代理的主要区别:

你有被代理过吗?讲讲开源框架都在用的代理模式_代理模式_07


  • 静态代理在编译时就已经实现,编译完成后代理类是一个实际的class文件
  • 动态代理是在运行时动态生成的,即编译完成后没有实际的class文件,而是在运行时动态生成类字节码,并加载到JVM中

我们也观察到,JDK动态代理,目标对象必须得实现接口,也就是说它是面向接口的,假如我们不想要接口怎么办呢?

Cglib动态代理

​​CGLIB​​(​Code Generation Library​)是一个基于​​ASM​​的字节码生成库,它允许我们在运行时对字节码进行修改和动态生成,它是通过继承来实现的。

我们来看看使用Cglib之后,我们的客服代理是什么样的:

你有被代理过吗?讲讲开源框架都在用的代理模式_代理模式_08


  • 引入依赖:Cglib是第三方类库,需要引入依赖
    ​ <dependency> <groupId>cglib</groupId> <artifactId>cglib</artifactId> <version>3.2.5</version> </dependency> ​
  • 目标类:Solver,这里目标类不用再实现接口。
    ​public class Solver { public void solve() { System.out.println("疯狂掉头发解决问题……"); } } ​
  • 动态代理工厂:
    ​public class ProxyFactory implements MethodInterceptor { //维护一个目标对象 private Object target; public ProxyFactory(Object target) { this.target = target; } //为目标对象生成代理对象 public Object getProxyInstance() { //工具类 Enhancer en = new Enhancer(); //设置父类 en.setSuperclass(target.getClass()); //设置回调函数 en.setCallback(this); //创建子类对象代理 return en.create(); } @Override public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable { System.out.println("请问有什么可以帮到您?"); // 执行目标对象的方法 Object returnValue = method.invoke(target, args); System.out.println("问题已经解决啦!"); return null; } } ​
  • 客户端:Client
    ​public class Client { public static void main(String[] args) { //目标对象:程序员 Solver developer = new Solver(); //代理:客服小姐姐 Solver csProxy = (Solver) new ProxyFactory(developer).getProxyInstance(); //目标方法:解决问题 csProxy.solve(); } } ​
  • 运行结果
    ​请问有什么可以帮到您? 疯狂掉头发解决问题…… 问题已经解决啦! ​

我们可以看到Cglib动态代理和JDK动态代理最大的区别就是:


  • 使用JDK动态代理的对象必须实现一个或多个接口
  • 使用Cglib动态代理的对象则无需实现接口,达到代理类无侵入。

我们还需要注意:

  • CGLib不能对声明为final的方法进行代理,因为是通过继承父类的方式实现,如果父类是final的,那么就无法继承父类。

扩展:动态代理的应用

标题里说了,开源框架都在用的代理模式,那么主流的开源框架哪些地方用到了代理模式呢?——确切说是动态代理呢?

比如:


  • Spring AOP可以将一些非核心业务流程抽象成切面,帮助我们处理非主线的流程,它是怎么实现的呢?
  • 你平时用惯了的MyBatis,写了那么多Mapper接口,为什么它不用实现类就能执行SQL呢?

后面两期是大家期待的面渣逆袭系列,将会揭晓这两个问题的答案。




简单的事情重复做,重复的事情认真做,认真的事情有创造性地做!

我是三分恶,一个能文能武的普通开发。点赞、关注不迷路,咱们下期见!




参考:

[1].《设计模式之禅》

[2].Java三种代理模式:静态代理、动态代理和cglib代理

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