Java設計模式:(一)動態代理分析 (含靜態代理)

代理模式:爲其他對象提供一種代理以控制某個對象的訪問。用在:在某些情況下,一個客戶不想或者不能直接訪問另一個對象,而代理對象可以在客戶端和目標對象之前起到中介的作用,代理對象還可以完成它附加的操作。

例子:就像房東、租客、中介的關係。中介(代理對象)爲房東(真實對象)出租房子,租客(客戶)通過中介(代理對象)來找房子租房子,中介完成了租房以後可以收取中介費(附加操作)。

先看看靜態代理模式,通過上面對代理模式的理解,可以瞭解到代理模式:即不直接通過new一個真實對象來調用方法,而是通過代理對象來調用一個方法,所以代理對象包含真實對象的引用。下面看一下代碼

接口:Subject包含一個方法

package com.example.designpattern.proxy;

public interface Subject {
    void request();
}

RealSubject類,實現了Subject接口,爲了簡單起見,方法簡單的輸出一句話:

package com.example.designpattern.proxy;

public class RealSubject implements Subject {
    //真是角色實現了
    public void request() {
        System.out.println("From real subject");
    }
}

代理類ProxySubject,也要實現Subject接口,實現Subject裏面的方法,但是在這裏裏面是通過調用真實對象來實現的。

package com.example.designpattern.proxy;

public class ProxySubject implements Subject {

    private RealSubject realSubject; //代理角色內部引用了真實角色

    //代理角色實現目標動作
    public void request() {

        this.preRequest(); //在真實角色操作之前所附加的操作
        if (realSubject == null){
            realSubject = new RealSubject();
        }
        realSubject.request(); // 真實角色所完成的事情
        this.afterRequet(); //在真實角色操作之後附加的操作
    }
    //代理角色之前完成的動作
    private void preRequest(){
        System.out.println("pre request");
    }
    //代理角色之後完成的動作
    private void afterRequet(){
        System.out.println("after request");
    }
}

客戶調用者

package com.example.designpattern.proxy;

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        ProxySubject proxy = new ProxySubject();
        //通過代理對象來調用方法
        proxy.request(); 
    }
}

靜態代理:
可以運行一下這些代碼哦, 可以在Client類中看到,是通過代理ProxySubject的對象proxy來調用方法的,在代理類ProxySubject中,有一個真實對象的引用,在代理對象的中request()方法調用了真實對象的方法。這樣的模式叫做代理模式。

優點是:

  1. 代理模式能將代理對象與真實對象被調用的目標對象分離。
  2. 一定程度上降低了系統的耦合度,擴展性好。

代理類中包含了對真實主題的引用,這樣做也有缺點:

  1. 真實對象與代理類一一對應,增加真實類也要增加代理類,這樣做會快速的增加類的數量,使得系統變得複雜。
  2. 設計代理以前真實主題必須事先存在,不太靈活。

採用動態代理可以解決以上問題,動態代理是相對於靜態代理來說的。

可能你也會說怎麼樣實現動態創建實例,以前我們創建實例不都是通過new 的方式來實現的嗎?

//如下
Hello hi = new Hello();

那麼動態創建實例是由Java提供的功能,就不需要我們去new 對象,他已經定義好了靜態方法Proxy.newProxyInstance(),只要傳入參數調用就可以。Java文檔裏面有哦,如圖:
在這裏插入圖片描述

Java標準庫提供了一種動態代理(DynamicProxy)的機制:可以在運行期動態創建某個interface的實例。
參數解釋:

Proxy.newProxyInstance(
            ClassLoader loader,    // 傳入ClassLoader
            Class<?>[] interfaces, // 傳入要調用的接口的方法數組
            InvocationHandler h);  //傳入InvocationHandler 的實例

下面看一下動態代理例子代碼:
Subject 接口

package design.dynamicproxy;

public interface Subject {
    void request(String str);
}

RealSubject類 實現 Subject 接口

package design.dynamicproxy;

public class RealSubject implements Subject {
    @Override
    public void request(String str) {
        System.out.println("From Real Subject!" + "  args:" + str );
    }
}

動態代理類DynamicSubject 實現了InvocationHandler,重寫invoke()方法

package design.dynamicproxy;

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;

/**
 * 該代理類的內部屬性時Object類型,實際使用時,使用該類的構造方法傳遞一個對象
 * 此外該類還實現了invoke() 方法,該方法中的method.invoke() 其實就是要調用被代理對象的要執行的方法
 * 方法參數是object,表示該方法從屬於object對象,通過動態代理類,我們可以在執行真是對象的
 * 方法前後可以加入一些額外的方法
 */
public class DynamicSubject implements InvocationHandler {

//引入的類型是Object的,可以隨便傳入任何一個對象
    private Object object;

    public DynamicSubject(Object object){
        this.object = object;
    }

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        System.out.println("before calling:" + method);
        //等價於realSubject的request() 方法,如果這裏不調用的話,不會調用Method 對象中的方法
        method.invoke(object, args);
        System.out.println("after calling:" + method);
        return null;
    }
}

Client類

package design.dynamicproxy;

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Proxy;

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        RealSubject realSubject = new RealSubject();
        InvocationHandler handler = new DynamicSubject(realSubject);
        Class<?> classType = handler.getClass();
        //下面的代碼一次性生成代理
        // 動態生成了class com.sun.proxy.$Proxy0  的實例,
        Subject subject = (Subject) Proxy.newProxyInstance(classType.getClassLoader(), realSubject.getClass().getInterfaces(),handler);
        subject.request("eather");
        System.out.println(subject.getClass());  //輸出class com.sun.proxy.$Proxy0,可以看到Proxy.newProxyInstance() 是系統自動生成的實例
    }
}

在Client中可以看到,我們這裏調用方法的是 subject.request(“eather”); 這個對象subject 不是通過new DynamicSubject()生成的,而是Java內部寫好的方法在運行時動態生成對象;可能有人說

InvocationHandler handler = new DynamicSubject(realSubject);

這裏不是通過new new DynamicSubject(realSubject); 生成了一個對象嗎? 是的,但是它是InvocationHandler 類型的,主要是傳遞一個InvocationHandler類型參數給Proxy.newProxyInstance(); 即最後一個參數。通過Client類的最後一句輸出可以看到它是 class com.sun.proxy.$Proxy0 ,這是Java運行時生成的。

解決了靜態代理的難題:1. 真實對象與代理類一一對應,增加真實類也要增加代理類,這樣做會快速的增加類的數量,使得系統變得複雜。 爲什麼這麼說呢, 因爲代理類引用的類型是Object的,可以隨便傳入任何一個對象,當真實類增加時,代理類不用增加,new DynamicSubject(object); new的時候把要傳入的對象傳進去即可。

下面是Proxy.newProxyInstance(ClassLoader loader,Class<?>[] interfaces, InvocationHandler h); 這個方法的源碼啦,可以看看,深入瞭解一下

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

        final Class<?>[] intfs = interfaces.clone();
        final SecurityManager sm = System.getSecurityManager();
        if (sm != null) {
            checkProxyAccess(Reflection.getCallerClass(), loader, intfs);
        }

        /*
         * Look up or generate the designated proxy class.
           生成一個代理類對象
         */
        Class<?> cl = getProxyClass0(loader, intfs);

        /*
         * Invoke its constructor with the designated invocation handler.
           使用指定的調用處理程序調用其構造函數。就是使用InvocationHandler 實例調用【要調用方法的那個類】的構造方法
         */
        try {
            if (sm != null) {
                checkNewProxyPermission(Reflection.getCallerClass(), cl);
            }

            final Constructor<?> cons = cl.getConstructor(constructorParams);
            final InvocationHandler ih = h;
            if (!Modifier.isPublic(cl.getModifiers())) {
                AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<Void>() {
                    public Void run() {
                        cons.setAccessible(true);
                        return null;
                    }
                });
            }
            return cons.newInstance(new Object[]{h});
        } catch (IllegalAccessException|InstantiationException e) {
            throw new InternalError(e.toString(), e);
        } catch (InvocationTargetException e) {
            Throwable t = e.getCause();
            if (t instanceof RuntimeException) {
                throw (RuntimeException) t;
            } else {
                throw new InternalError(t.toString(), t);
            }
        } catch (NoSuchMethodException e) {
            throw new InternalError(e.toString(), e);
        }
    }
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