在上一篇文章我們介紹了代理模式,靜態(tài)的,本期我們介紹動(dòng)態(tài)代理,動(dòng)態(tài)代理的應(yīng)用也非常廣泛,也是在很多面試場(chǎng)合中必問(wèn)的一個(gè)點(diǎn),希望讀完本文,你將有所收獲。
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何謂動(dòng)態(tài)代理
普通代理模式,代理類(lèi)Proxy的Java代碼在JVM運(yùn)行時(shí)就已經(jīng)確定了,也就是在編碼編譯階段就確定了Proxy類(lèi)的代碼。而動(dòng)態(tài)代理是指在JVM運(yùn)行過(guò)程中,動(dòng)態(tài)的創(chuàng)建一個(gè)類(lèi)的代理類(lèi),并實(shí)例化代理對(duì)象。因?yàn)閷?shí)際的代理類(lèi)是在運(yùn)行時(shí)創(chuàng)建的,所以我們稱(chēng)這個(gè)Java技術(shù)為:動(dòng)態(tài)代理。
動(dòng)態(tài)代理的應(yīng)用場(chǎng)景
動(dòng)態(tài)代理的應(yīng)用場(chǎng)景有很多,例如久負(fù)盛名的RPC框架,在客戶(hù)端都會(huì)利用動(dòng)態(tài)代理生成一個(gè)服務(wù)端接口的代理類(lèi)來(lái)代理接口的調(diào)用執(zhí)行。同時(shí)Spring中的AOP就是一個(gè)動(dòng)態(tài)代理的典型應(yīng)用,有了動(dòng)態(tài)代理,媽媽再也不用擔(dān)心我的切面編程了。
實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)代理的兩種方式
Java中有兩種生成動(dòng)態(tài)代理的方式:
- 基于JDK實(shí)現(xiàn)的動(dòng)態(tài)代理。
- 基于CGLIB類(lèi)庫(kù)實(shí)現(xiàn)的動(dòng)態(tài)代理。
兩者的區(qū)別將在后文介紹。
JDK動(dòng)態(tài)代理
在java的類(lèi)庫(kù)中,java.util.reflect.Proxy類(lèi)就是其用來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)代理的頂層類(lèi)。可以通過(guò)Proxy類(lèi)的靜態(tài)方法Proxy.newProxyInstance()方法動(dòng)態(tài)的創(chuàng)建一個(gè)類(lèi)的代理類(lèi),并實(shí)例化。由它創(chuàng)建的代理類(lèi)都是Proxy類(lèi)的子類(lèi)。
在看JDK動(dòng)態(tài)代理的示例代碼之前,讓我們先來(lái)看看其UML類(lèi)圖,從全局上進(jìn)行一個(gè)理解。
JDK動(dòng)態(tài)代理UML類(lèi)圖
因?yàn)镻roxy類(lèi)是JDK為你創(chuàng)建的,所以你需要有辦法告訴Proxy類(lèi)你要做什么,讓Proxy類(lèi)代理你。但你不能像普通代理模式那樣,將被代理類(lèi)通過(guò)組合的方式放到Proxy類(lèi)中,那么要放到哪呢?放到InvocationHandler的實(shí)現(xiàn)類(lèi)中,讓InvocationHandler的實(shí)現(xiàn)類(lèi)來(lái)響應(yīng)代理的方法調(diào)用。
JDK動(dòng)態(tài)代理實(shí)現(xiàn)步驟
(1)創(chuàng)建被代理對(duì)象的接口類(lèi)。
(2)創(chuàng)建具體被代理對(duì)象接口的實(shí)現(xiàn)類(lèi)。
(3)創(chuàng)建一個(gè)InvocationHandler的實(shí)現(xiàn)類(lèi),并持有被代理對(duì)象的引用。然后在invoke方法中利用反射調(diào)用被代理對(duì)象的方法。
(4)利用Proxy.newProxyInstance方法創(chuàng)建代理對(duì)象,利用代理對(duì)象實(shí)現(xiàn)真實(shí)對(duì)象方法的調(diào)用。
JDK動(dòng)態(tài)代理實(shí)現(xiàn)示例代碼
創(chuàng)建被代理對(duì)象的接口類(lèi)Subject
public interface Subject {
void request();
}
創(chuàng)建Subject接口的實(shí)現(xiàn)類(lèi):簡(jiǎn)單打印一句輸出
public class RealSubject implements Subject {
@Override
public void request() {
System.out.println("request invoke");
}
}
創(chuàng)建一個(gè)InvocationHandler的實(shí)現(xiàn)類(lèi)
public class ConcreteInvocationHandler implements InvocationHandler {
private Subject subject;
public ConcreteInvocationHandler(Subject subject) {
this.subject = subject;
}
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
throws Throwable {
return method.invoke(subject, args);
}
}
客戶(hù)端測(cè)試類(lèi)
public class JDKDynamicProxyTest {
public static void main(String[] args) {
Subject subject = new RealSubject();
InvocationHandler handler = new ConcreteInvocationHandler(subject);
Subject proxy = (Subject)Proxy.newProxyInstance(RealSubject.class.getClassLoader(),
RealSubject.class.getInterfaces(), handler);
proxy.request();
}
}
Proxy.newProxyInstance(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces, InvocationHandler h)方法有三個(gè)入?yún)ⅲ?/p>
- ClassLoader:用來(lái)創(chuàng)建并加載Proxy類(lèi)的ClassLoader。
- interfaces:被代理對(duì)象的接口列表,這是JDK強(qiáng)制要求的,被代理的對(duì)象必須實(shí)現(xiàn)某一個(gè)接口。其目的是在生成Proxy類(lèi)時(shí)也實(shí)現(xiàn)這些接口,做到能夠替代被代理類(lèi)。
- invoactionhandler對(duì)象:用來(lái)提供Proxy轉(zhuǎn)發(fā)處理的幫助實(shí)現(xiàn)類(lèi),所有代理方法的調(diào)用都交由它調(diào)用,再由它內(nèi)部實(shí)現(xiàn)對(duì)真正對(duì)象方法的調(diào)用。
輸出結(jié)果:
proxy class name : com.sun.proxy.$Proxy0
request invoke
從輸出結(jié)果可以看到,生成代理類(lèi)的類(lèi)名為$Proxy0
這是JDK在運(yùn)行時(shí)生成的字節(jié)碼類(lèi)。JDK生成Proxy類(lèi)的字節(jié)碼是通過(guò)ProxyGenerator.generateProxyClass生成的,筆者寫(xiě)了個(gè)小工具生成字節(jié)碼,并輸出到文件,代碼如下:
byte[] proxyBytes = ProxyGenerator.generateProxyClass("$Proxy0",
RealSubject.class.getInterfaces());
InputStream inputStream = new ByteArrayInputStream(proxyBytes);
FileOutputStream outputStream = new FileOutputStream("C:/$Proxy0.class");
byte[] buff = new byte[1024];
int len = 0;
while((len=inputStream.read(buff))!=-1){
outputStream.write(buff, 0, len);
}
inputStream.close();
outputStream.close();
生成的字節(jié)碼文件,用反編譯工具看下$Proxy0的實(shí)現(xiàn):
public final class $Proxy0 extends Proxy implements Subject {
private static Method m1;
private static Method m2;
private static Method m3;
private static Method m0;
public $Proxy0(InvocationHandler paramInvocationHandler) {
super(paramInvocationHandler);
}
public final boolean equals(Object paramObject) {
try {
return ((Boolean) this.h.invoke(this, m1,
new Object[]{paramObject})).booleanValue();
} catch (Error | RuntimeException localError) {
throw localError;
} catch (Throwable localThrowable) {
throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);
}
}
public final String toString() {
try {
return (String) this.h.invoke(this, m2, null);
} catch (Error | RuntimeException localError) {
throw localError;
} catch (Throwable localThrowable) {
throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);
}
}
public final void request() {
try {
this.h.invoke(this, m3, null);
return;
} catch (Error | RuntimeException localError) {
throw localError;
} catch (Throwable localThrowable) {
throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);
}
}
public final int hashCode() {
try {
return ((Integer) this.h.invoke(this, m0, null)).intValue();
} catch (Error | RuntimeException localError) {
throw localError;
} catch (Throwable localThrowable) {
throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);
}
}
static {
try {
m1 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("equals", new Class[]{Class.forName("java.lang.Object")});
m2 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("toString", new Class[0]);
m3 = Class.forName("com.misout.designpattern.subject.Subject").getMethod("request", new Class[0]);
m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode", new Class[0]);
} catch (NoSuchMethodException localNoSuchMethodException) {
throw new NoSuchMethodError(localNoSuchMethodException.getMessage());
} catch (ClassNotFoundException localClassNotFoundException) {
throw new NoClassDefFoundError(localClassNotFoundException.getMessage());
}
}
}
從生成的類(lèi)可以看出,$Proxy0
實(shí)現(xiàn)了Subject接口,這個(gè)接口正是我們傳遞進(jìn)去的被代理對(duì)象的接口列表。同時(shí)還繼承了Proxy類(lèi),這驗(yàn)證了前文所說(shuō)生成的代理類(lèi)是Proxy子類(lèi)的說(shuō)明。
從類(lèi)的結(jié)構(gòu)可以看出,JDK動(dòng)態(tài)生成代理類(lèi),一定要被代理類(lèi)實(shí)現(xiàn)了某個(gè)接口,否則就無(wú)法生成代理類(lèi),這也就是JDK動(dòng)態(tài)代理的缺陷之一。
另外,被代理類(lèi)可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)接口。從代理類(lèi)代碼中可以看到,代理類(lèi)是通過(guò)InvocationHandler的invoke方法去實(shí)現(xiàn)被代理接口方法調(diào)用的。所以被代理對(duì)象實(shí)現(xiàn)了多個(gè)接口并且希望對(duì)不同接口實(shí)施不同的代理行為時(shí),應(yīng)該在ConcreteInvocationHandler類(lèi)的invoke方法中,通過(guò)判斷方法名來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的接口的代理行為。
CGLIB實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)代理
CGLIB是一個(gè)高性能的代碼生成類(lèi)庫(kù),被Spring廣泛應(yīng)用。其底層是通過(guò)ASM字節(jié)碼框架生成類(lèi)的字節(jié)碼,達(dá)到動(dòng)態(tài)創(chuàng)建類(lèi)的目的。
CGLIB實(shí)現(xiàn)的動(dòng)態(tài)代理UML類(lèi)圖:
我們知道,實(shí)現(xiàn)代理有兩種方式:
- 要么通過(guò)繼承父類(lèi),并改寫(xiě)父類(lèi)的方法,在父類(lèi)方法邏輯前后增加控制邏輯實(shí)現(xiàn)代理。
- 要么實(shí)現(xiàn)同一接口,并利用組合的方式,持有被代理的引用,然后在代理方法前后增加控制邏輯實(shí)現(xiàn)代理。
那么從CGLIB實(shí)現(xiàn)的動(dòng)態(tài)代理UML類(lèi)圖來(lái)看,顯然是通過(guò)繼承父類(lèi)的方式進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的。這樣在父類(lèi)可以代替子類(lèi),代理子類(lèi)可以直接調(diào)用父類(lèi)的方法進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。巧妙的是,如果想對(duì)真實(shí)類(lèi)增強(qiáng)業(yè)務(wù)邏輯,進(jìn)行切面編程,則可以創(chuàng)建一個(gè)方法攔截器,在其中編寫(xiě)自己增強(qiáng)的業(yè)務(wù)邏輯代碼或訪(fǎng)問(wèn)控制代碼,然后交給代理類(lèi)進(jìn)行調(diào)用訪(fǎng)問(wèn),達(dá)到AOP的效果。
下面,我們看看通過(guò)CGLIB實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)代理的步驟:
(1)創(chuàng)建被代理的目標(biāo)類(lèi)。
(2)創(chuàng)建一個(gè)方法攔截器類(lèi),并實(shí)現(xiàn)CGLIB的MethodInterceptor接口的intercept()方法。
(3)通過(guò)Enhancer類(lèi)增強(qiáng)工具,創(chuàng)建目標(biāo)類(lèi)的代理類(lèi)。
(4)利用代理類(lèi)進(jìn)行方法調(diào)用,就像調(diào)用真實(shí)的目標(biāo)類(lèi)方法一樣。
CGLIB動(dòng)態(tài)代理實(shí)現(xiàn)示例代碼
創(chuàng)建目標(biāo)類(lèi):Target:方法簡(jiǎn)單輸出一句話(huà)
public class Target {
public void request() {
System.out.println("執(zhí)行目標(biāo)類(lèi)的方法");
}
}
創(chuàng)建目標(biāo)類(lèi)的方法增強(qiáng)攔截器:TargetMethodInterceptor:在攔截器內(nèi)部,調(diào)用目標(biāo)方法前進(jìn)行前置和后置增強(qiáng)處理。
public class TargetMethodInterceptor implements MethodInterceptor {
@Override
public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args,
MethodProxy proxy) throws Throwable {
System.out.println("方法攔截增強(qiáng)邏輯-前置處理執(zhí)行");
Object result = proxy.invokeSuper(obj, args);
System.out.println("方法攔截增強(qiáng)邏輯-后置處理執(zhí)行");
return result;
}
}
生成代理類(lèi),并測(cè)試
public class CglibDynamicProxyTest {
public static void main(String[] args) {
Enhancer enhancer = new Enhancer();
// 設(shè)置生成代理類(lèi)的父類(lèi)class對(duì)象
enhancer.setSuperclass(Target.class);
// 設(shè)置增強(qiáng)目標(biāo)類(lèi)的方法攔截器
MethodInterceptor methodInterceptor = new TargetMethodInterceptor();
enhancer.setCallback(methodInterceptor);
// 生成代理類(lèi)并實(shí)例化
Target proxy = (Target) enhancer.create();
// 用代理類(lèi)調(diào)用方法
proxy.request();
}
}
測(cè)試輸出:可以看到成功進(jìn)行了業(yè)務(wù)增強(qiáng)的處理。
方法攔截增強(qiáng)邏輯-前置處理執(zhí)行
執(zhí)行目標(biāo)類(lèi)的方法
方法攔截增強(qiáng)邏輯-后置處理執(zhí)行
JDK動(dòng)態(tài)代理 VS CGLIB 對(duì)比
- 字節(jié)碼創(chuàng)建方式:JDK動(dòng)態(tài)代理通過(guò)JVM實(shí)現(xiàn)代理類(lèi)字節(jié)碼的創(chuàng)建,cglib通過(guò)ASM創(chuàng)建字節(jié)碼。
- JDK動(dòng)態(tài)代理強(qiáng)制要求目標(biāo)類(lèi)必須實(shí)現(xiàn)了某一接口,否則無(wú)法進(jìn)行代理。而CGLIB則要求目標(biāo)類(lèi)和目標(biāo)方法不能是final的,因?yàn)镃GLIB通過(guò)繼承的方式實(shí)現(xiàn)代理。
- CGLib不能對(duì)聲明為final的方法進(jìn)行代理,因?yàn)槭峭ㄟ^(guò)繼承父類(lèi)的方式實(shí)現(xiàn),如果父類(lèi)是final的,那么無(wú)法繼承父類(lèi)。
性能對(duì)比
性能的對(duì)比,不是一個(gè)簡(jiǎn)單的答案,要區(qū)分JDK版本來(lái)區(qū)分,這里得出的答案是基于其他作者的測(cè)試結(jié)果得出的。
JDK1.6/1.7上的對(duì)比
- 類(lèi)的創(chuàng)建速度:JDK快于CGLIB。
- 執(zhí)行速度:JDK慢于CGLIB,大概慢2倍的關(guān)系。
JDK1.8上的對(duì)比
- 類(lèi)的創(chuàng)建速度:JDK快于CGLIB。
- 執(zhí)行速度:JDK快于CGLIB,經(jīng)過(guò)努力,JDK1.8作了性能上的優(yōu)化,速度明顯比1.7提升了很多。1.8上JDK全面優(yōu)于CGLIB,是不是說(shuō)以后都不要用CGLIB,這還得看具體的類(lèi)情況和場(chǎng)景,如果沒(méi)有實(shí)現(xiàn)接口,就用CGLIB,使用的場(chǎng)景不同。
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參考
深入剖析動(dòng)態(tài)代理--性能比較
Spring AOP中的JDK和CGLib動(dòng)態(tài)代理哪個(gè)效率更高?