Java設計模式(五)代理設計模式—靜態代理—JDK動態代理—Cglib動態代理

什麼是代理模式

定義:爲其他對象提供一種代理以控制對這個對象的訪問。

通過代理控制對象的訪問,可以詳細訪問某個對象的方法,在這個方法調用前處理,或調用後處理。例(AOP微實現) ,AOP核心技術面向切面編程。

在這裏插入圖片描述

代理模式應用場景

SpringAOP、事物原理、日誌打印、權限控制、遠程調用、安全代理(可以隱蔽真實角色)

  • 遠程代理 :爲位於兩個不同地址空間對象的訪問提供了一種實現機制,可以將一些消耗資源較多的對象和操作移至性能更好的計算機上,提高系統的整體運行效率。
  • 虛擬代理:通過一個消耗資源較少的對象來代表一個消耗資源較多的對象,可以在一定程度上節省系統的運行開銷。
  • 緩衝代理:爲某一個操作的結果提供臨時的緩存存儲空間,以便在後續使用中能夠共享這些結果,優化系統性能,縮短執行時間。
  • 安全代理:可以控制對一個對象的訪問權限,爲不同用戶提供不同級別的使用權限。
  • 智能引用:要爲一個對象的訪問(引用)提供一些額外的操作時可以使用

代理的分類

靜態代理(靜態定義代理類)

動態代理(動態生成代理類)

Jdk自帶動態代理

Cglib 、javaassist(字節碼操作庫)

靜態代理

什麼是靜態代理

由程序員創建或工具生成代理類的源碼,再編譯代理類。所謂靜態也就是在程序運行前就已經存在代理類的字節碼文件,代理類和委託類的關係在運行前就確定了。

深入解析靜態代理

場景

今天孔明想喫蘋果,需要去超市購買,但是孔明比較懶,自己不想去,於是叫了外賣,然後超市派二狗子去給孔明送貨。

代碼實現

首先定義一個購買蘋果的接口

public interface BuyApple {
    void buyApple();
}

孔明得到蘋果的實現類

public class Kongming implements BuyApple {
    @Override
    public void buyApple() {
        System.out.println("孔明得到了蘋果...");
    }
}

超市讓二狗子給孔明送貨的代理類

public class TwoDog implements BuyApple {
    private BuyApple target;
    
    public TwoDog(BuyApple target) {
        this.target = target;
    }

    @Override
    public void buyApple() {
        System.out.println("超市派二狗子送蘋果...");
        target.buyApple();
        System.out.println("付款給超市...");
    }
}

客戶端使用靜態代理來操作

public class StaticProxy {
    public static void main(String[] args) {
        // 直接創建二狗子代理對象,爲孔明送貨
        TwoDog twoDog = new TwoDog(new Kongming());
        twoDog.buyApple();
    }
}
/* 運行結果
超市派二狗子送蘋果...
孔明得到了蘋果...
付款給超市...
*/

這便是一個簡單的靜態代理設計模式,孔明通過二狗子這個代理,得到了蘋果。這裏就是一個 AOP 的模式,在孔明得到蘋果的前後,拓展了2個內容,超市派遣人員送貨,超市收到貨款。

小結

  1. 可以省去很多重複的代碼,例如送貨和付款的這部分代碼,如果不使用代理,每個人都單獨寫一個購買蘋果的方法,那麼每個人都會有付款這段代碼,造成大量的重複。
  2. 靜態代理的缺點也很明顯,在程序運行之前,代理類(二狗子)和委託類(孔明)的關係就確定了。如果此時,張三和李四也要購買蘋果,那麼就需要重新創建代理對象,new TowDog(new ZhangSan()) ,每一個顧客都要創建一個代理對象,這顯然是極爲不方便的

這種情況下,我們就需要考慮動態代理了。

動態代理

什麼是動態代理

  1. 代理對象, 不需要實現接口
  2. 代理對象的生成, 是利用JDK的API, 動態的在內存中構建代理對象(需要我們指定創建代理對象/目標對象實現的接口的類型)
  3. 代理類和委託類之間的關係是動態確定的

JDK動態代理

原理和實現方式

原理:是根據類加載器和接口創建代理類(此代理類是接口的實現類,所以必須使用接口 面向接口生成代理)

實現方式:

  1. 通過實現InvocationHandler接口創建自己的調用處理器 IvocationHandler handler = new InvocationHandlerImpl(…);
  2. 通過爲Proxy類指定ClassLoader對象和一組interface創建動態代理類Class clazz = Proxy.getProxyClass(classLoader,new Class[]{…});
  3. 通過反射機制獲取動態代理類的構造函數,其參數類型是調用處理器接口類型Constructor constructor = clazz.getConstructor(new Class[]{InvocationHandler.class});
  4. 通過構造函數創建代理類實例,此時需將調用處理器對象作爲參數被傳入Interface Proxy = (Interface)constructor.newInstance(new Object[] (handler));
代碼實現

新定義一個 JDKProxy 代理類,實現 InvocationHandler 接口

public class JDKProxy implements InvocationHandler {
    private Object target;
    public JDKProxy(Object target) {
        this.target = target;
    }

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        System.out.println("超市派二狗子送蘋果...");
        Object result = method.invoke(target, args);
        System.out.println("付款給超市...");
        return result;
    }
}

新增一個創建代理對象的工廠

public class JdkFactory {
    public static Object getProxy(Object target) {
        InvocationHandler handler = new JDKProxy(target);
        return Proxy.newProxyInstance(target.getClass().getClassLoader(), target.getClass().getInterfaces(), handler);
    }
}

使用Jdk動態代理完成調用

public class JdkClient {
    public static void main(String[] args) {
        Kongming kongming = new Kongming();
        BuyApple proxy = (BuyApple) JdkFactory.getProxy(kongming);
        proxy.buyApple();
    }
}
/* 打印結果
超市派二狗子送蘋果...
孔明得到了蘋果...
付款給超市...
*/
優缺點

優點:

  1. 不需要自己定義代理對象,由程序自動生成,可以根據程序運行環境創建對應的代理對象
  2. 不需要導入第三方 jar包,實現簡單。

缺點:

  1. jdk動態代理,必須是面向接口,目標業務類必須實現接口,不能對沒有實現接口的類做動態代理
  2. 因爲代理類繼承了Proxy類,實現了代理的接口,由於java不能多繼承,這裏已經繼承了Proxy類了,不能再繼承其他的類,所以JDK的動態代理不支持對實現類的代理,只支持接口的代理。

Cglib動態代理

原理和簡介

Cglib動態代理原理是:利用asm開源包,將代理對象類的class文件加載進來,通過修改其字節碼生成子類來處理。

簡介

使用cglib[Code Generation Library]實現動態代理,並不要求委託類必須實現接口,底層採用asm字節碼生成框架生成代理類的字節碼

使用時需要導入第三方依賴

<dependency>
    <groupId>cglib</groupId>
    <artifactId>cglib</artifactId>
    <version>3.2.5</version>
</dependency>
代碼實現

還是孔明買蘋果,定義業務類,被代理的類沒有實現任何接口

// 定義一個業務類,不用實現接口
public class KongmingC {
    public void buyApple() {
        System.out.println("孔明得到了蘋果...");
    }
}

定義攔截器,在調用目標方法時,cglib會回調MethodInterceptor接口方法攔截,來實現你自己的代理邏輯

public class CglibProxy implements MethodInterceptor {
    @Override
    public Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
        System.out.println("超市派二狗子送蘋果...");
        Object result = methodProxy.invokeSuper(o, objects);
        System.out.println("付款給超市...");
        return result;
    }
}

定義動態代理工廠,生成動態代理

public class CglibFactory {
    // 這裏的目標類型爲Object,則可以接受任意一種參數作爲被代理類,實現動態代理
    public static Object getInstaance(Object obj) {
        Enhancer enhancer = new Enhancer();
        enhancer.setSuperclass(obj.getClass());
        enhancer.setCallback(new CglibProxy());
        return enhancer.create();
    }
}

客戶端調用

public class CglibClient {
    public static void main(String[] args) {
        // 調用cglib代理工廠,創建KongmingC 的代理對象
        KongmingC proxyObj = (KongmingC) CglibFactory.getInstaance(new KongmingC());
        // 調用代理對象的方法
        proxyObj.buyApple();
    }
}
/*	運行結果
超市派二狗子送蘋果...
孔明得到了蘋果...
付款給超市...
*/
cglib代理的優缺點

優點

  1. 在子類中採用方法攔截的技術攔截所有父類方法的調用,順勢織入橫切邏輯。它比使用java反射的JDK動態代理要快。
  2. 允許代理的類不實現接口

缺點

  1. 需要額外引入第三方依賴
  2. 因爲final修飾的方法不能被重寫,所以對於final方法,無法進行代理。

CGLIB動態代理與JDK動態區別

java動態代理是利用反射機制生成一個實現代理接口的匿名類,在調用具體方法前調用InvokeHandler來處理。

而cglib動態代理是利用asm開源包,對代理對象類的class文件加載進來,通過修改其字節碼生成子類來處理。

JDK動態代理只能對實現了接口的類生成代理,而不能針對類 。
CGLIB是針對類實現代理,主要是對指定的類生成一個子類,覆蓋其中的方法 。
因爲是通過繼承實現代理,所以該類或方法最好不要聲明成final ,final可以阻止繼承和多態。

Spring中代理的運用

1、如果目標對象實現了接口,默認情況下會採用JDK的動態代理實現AOP
2、如果目標對象實現了接口,可以強制使用CGLIB實現AOP
3、如果目標對象沒有實現了接口,必須採用CGLIB庫,spring會自動在JDK動態代理和CGLIB之間轉換

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