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Java设计模式——代理模式

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代理模式

学习目标

  • 掌握代理模式的应用场景和实现原理。
    • 应用场景
      • 保护目标对象：客户并不知道对象是如何实现具体业务功能的，只要调用代理对象的接口就行了。
      • 增强目标对象：在实现目标对象的业务功能之前或者之后做一些业务实现。Spring-AOP
    • 实现原理
      • 静态代理：代理对象持有被代理对象的引用。由被代理对象实现目标业务。
      • 动态代理：代理对象持有被代理对象的引用，代码运行产生一个新的java类，并被编译重新加载，然后在新的类中执行目标业务实现动态代理。
  • 了解静态代理和动态代理的区别。
    • 静态代理：被代理对象在代码中被写死了，不易扩展，适用于简单的业务，代码复用性不高，违背开闭原则。
    • 动态代理：只要是实现了同一个接口的被代理类，都可以代理实现，实现了业务扩展。代码复用，遵循开闭原则。
  • 了解CGLib和JDK-proxy的区别。
    • JDK-proxy动态代理：实现了被代理对象的接口，生成新的class字节码，利用反射调用实现代理。无法代理不实现代理业务接口的方法。
    • CGLib动态代理：继承被代理对象，生成新的class字节码，通过fastclass机制调用实现代理。无法代理被final关键字修饰的方法

代理模式的定义

为其他对象提供一种代理，以控制对这个对象的访问。代理对象在客户端和服务端起到中介的作用。是一种结构型设计模式。

静态代理

/**
 * @description: 被代理对象需要实现的目标接口
 * @author: lmc
 * @create: 2019-06-12 15:38
 **/
public interface ITarget {
    /**
     * @description: 被代理对象的行为
     * @return void
     * @date 2019/6/12 15:39
     * @author lmc
     */
    void behavior();
}
/**
 * @description: 真实的被代理的目标对象
 * @author: lmc
 * @create: 2019-06-12 15:41
 **/
public class TargetImpl implements ITarget {

    public void behavior() {
        System.out.println("执行真实的被代理对象的行为。");
    }
}

下面的类也是一个被代理的目标对象，但是没有实现ITarget接口

/**
 * @description: 真实的被代理的目标对象
 * @author: lmc
 * @create: 2019-06-12 15:41
 **/
public class Target{

    public void behavior() {
        System.out.println("执行被代理对象target的行为。");
    }
}

/**
 * @description: 静态代理类
 * @author: lmc
 * @create: 2019-06-12 15:45
 **/
public class StaticProxy {

    /**
     *  持有被代理对象的引用
     */
    private ITarget targetImpl;

    /**
     *  持有被代理对象的引用
     */
    private Target target;//一个没有实现接口的类



    /**
     *  构造方法初始化值
     * @param targetImpl
     */
    public StaticProxy(ITarget targetImpl,Target target){
        this.targetImpl=targetImpl;
        this.target=target;
    }

    /**
     * @description: 被代理之前的增强行为
     * @date 2019/6/12 15:56
     * @author lmc
     */
    private void beforeBehavior(){
        System.out.println("执行代理之前需要做的一些事情。");
    }

    /**
     * @description: 被代理之后的增强行为
     * @date 2019/6/12 15:57
     * @author lmc
     */
    private void afterBehavior(){
        System.out.println("执行代理之后需要做的一些事情。");
    }

    /**
     * @description: 开始执行代理
     * @date 2019/6/12 15:59
     * @author lmc
     */

    public void startProxy(){
        beforeBehavior();
        targetImpl.behavior();
        target.behavior();
        afterBehavior();
    }
}
/**
 * @description: 静态代理客户端 懒汉式单例
 * @author: lmc
 * @create: 2019-06-12 16:01
 **/
public class StaticProxyClient implements Serializable {

    private final static StaticProxyClient staticProxyClient=new StaticProxyClient();

    private StaticProxyClient(){
        if(null != staticProxyClient){
            throw new RuntimeException("单例类，不允许被反射实例化");
        }
    };

    public static StaticProxyClient getInstance(){
        return staticProxyClient;
    }

    /**
     * @description: 开始静态代理
     * @date 2019/6/12 16:20
     * @author lmc
     */
    public void startStaticProxy(){
        ITarget targetImpl=new TargetImpl();
        Target target=new Target();
        StaticProxy staticProxy=new StaticProxy(targetImpl,target);
        staticProxy.startProxy();
    }

    /**
     * @description: 重写readResolve，防止序列化破坏单例
     * @return java.lang.Object
     * @date 2019/6/12 16:18
     * @author lmc
     */
    private Object readResolve(){
        return staticProxyClient;
    }
}
/**
 * @description: 静态代理测试
 * @author: lmc
 * @create: 2019-06-12 16:10
 **/
public class StaticProxyTest {

    public static void main(String[] args) {

        StaticProxyClient.getInstance().startStaticProxy();
    }
}
静态代理测试结果

只要代理对象持有被代理对象的引用就可以实现静态代理了。

JDK-proxy动态代理

/**
 * @description: 真实的被代理的目标对象
 * @author: lmc
 * @create: 2019-06-12 15:41
 **/
public class TargetImpl1 implements ITarget {

    public void behavior() {
        System.out.println("执行被代理对象1的行为。");
    }
}
/**
 * @description: 真实的被代理的目标对象
 * @author: lmc
 * @create: 2019-06-12 15:41
 **/
public class TargetImpl2 implements ITarget {

    public void behavior() {
        System.out.println("执行被代理对象2的行为。");
    }
}
/**
 * @description: 真实的被代理的目标对象
 * @author: lmc
 * @create: 2019-06-12 15:41
 **/
public class TargetImpl3 implements ITarget {

    public void behavior() {
        System.out.println("执行被代理对象3的行为。");
    }
}
/**
 * @description: JDK动态代理对象
 * @author: lmc
 * @create: 2019-06-12 17:00
 **/

public class JdkProxy implements InvocationHandler {

    /**
     * 被代理对象的引用
     */
    private ITarget target;

    /**
     * @description: 获取代理之后的实例对象
     * @param target 被代理对象
     * @return com.lmc.gp12380.pattern.proxy.ITarget
     * @date 2019/6/12 19:55
     * @author lmc
     */
    public ITarget getProxyInstance(ITarget target){
        this.target = target;
        Class<?> clazz = target.getClass();
        return (ITarget) Proxy.newProxyInstance(clazz.getClassLoader(),clazz.getInterfaces(),this);
    }

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        beforeBehavior();
        //通过反编译工具可以查看源代码
        byte [] bytes = ProxyGenerator.generateProxyClass("$Proxy0",new Class[]{ITarget.class});
        FileOutputStream os = new FileOutputStream("E://$Proxy0.class"); os.write(bytes); os.close();
        Object obj = method.invoke(this.target,args);
        afterBehavior();
        return obj;
    }

    /**
     * @description: 被代理之前的增强行为
     * @date 2019/6/12 15:56
     * @author lmc
     */
    private void beforeBehavior(){
        System.out.println("执行代理之前需要做的一些事情。");
    }

    /**
     * @description: 被代理之后的增强行为
     * @date 2019/6/12 15:57
     * @author lmc
     */
    private void afterBehavior(){
        System.out.println("执行代理之后需要做的一些事情。");
    }
}

下面这个类是测试没有实现ITarget接口的代理

/**
 * @description: JDK动态代理对象
 * @author: lmc
 * @create: 2019-06-12 17:00
 **/
public class JdkProxy1 implements InvocationHandler {

    /**
     * 被代理对象的引用
     */
    private Target target;

    /**
     * @description: 获取代理之后的实例对象
     * @param target 被代理对象
     * @return com.lmc.gp12380.pattern.proxy.ITarget
     * @date 2019/6/12 19:55
     * @author lmc
     */
    public Target getProxyInstance(Target target){
        this.target = target;
        Class<?> clazz = target.getClass();
        return (Target) Proxy.newProxyInstance(clazz.getClassLoader(),clazz.getInterfaces(),this);
    }

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        beforeBehavior();
        //通过反编译工具可以查看源代码
        byte [] bytes = ProxyGenerator.generateProxyClass("$Proxy0",new Class[]{ITarget.class});
        FileOutputStream os = new FileOutputStream("E://$Proxy0.class"); os.write(bytes); os.close();
        Object obj = method.invoke(this.target,args);
        afterBehavior();
        return obj;
    }

    /**
     * @description: 被代理之前的增强行为
     * @date 2019/6/12 15:56
     * @author lmc
     */
    private void beforeBehavior(){
        System.out.println("执行代理之前需要做的一些事情。");
    }

    /**
     * @description: 被代理之后的增强行为
     * @date 2019/6/12 15:57
     * @author lmc
     */
    private void afterBehavior(){
        System.out.println("执行代理之后需要做的一些事情。");
    }
}

下面这个类是Jdk-proxy代理生成的class字节码反编译之后的java类

public final class $Proxy0 extends Proxy
        implements ITarget {

    public $Proxy0(InvocationHandler invocationhandler) {
        super(invocationhandler);
    }

    public final boolean equals(Object obj) {
        try {
            return ((Boolean) super.h.invoke(this, m1, new Object[]{
                    obj
            })).booleanValue();
        } catch (Error _ex) {
        } catch (Throwable throwable) {
            throw new UndeclaredThrowableException(throwable);
        }
        return false;
    }

    public final String toString() {
        try {
            return (String) super.h.invoke(this, m2, null);
        } catch (Error _ex) {
        } catch (Throwable throwable) {
            throw new UndeclaredThrowableException(throwable);
        }
        return null;
    }

    public final void behavior() {
        try {
            super.h.invoke(this, m3, null);
            return;
        } catch (Error _ex) {
        } catch (Throwable throwable) {
            throw new UndeclaredThrowableException(throwable);
        }
    }

    public final int hashCode() {
        try {
            return ((Integer) super.h.invoke(this, m0, null)).intValue();
        } catch (Error _ex) {
        } catch (Throwable throwable) {
            throw new UndeclaredThrowableException(throwable);
        }
        return 0;
    }

    private static Method m1;
    private static Method m2;
    private static Method m3;
    private static Method m0;

    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.lmc.gp12380.pattern.proxy.ITarget").getMethod("behavior", new Class[0]);
            m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode", new Class[0]);
        } catch (NoSuchMethodException nosuchmethodexception) {
            throw new NoSuchMethodError(nosuchmethodexception.getMessage());
        } catch (ClassNotFoundException classnotfoundexception) {
            throw new NoClassDefFoundError(classnotfoundexception.getMessage());
        }
    }
}

这里我们知道了这个反编译生成的java类实现了ITarget接口

/**
 * @description: JDK代理实现测试
 * @author: lmc
 * @create: 2019-06-12 19:49
 **/
public class JdkProxyTest {

    public static void main(String[] args) {

        ITarget target1 = (ITarget) new JdkProxy().getProxyInstance(new TargetImpl1());
        target1.behavior();

        ITarget target2 = (ITarget) new JdkProxy().getProxyInstance(new TargetImpl2());
        target2.behavior();

        ITarget target3 = (ITarget) new JdkProxy().getProxyInstance(new TargetImpl3());
        target3.behavior();

        /**
         *  Target 类没有实现接口 无法被jdkproxy代理
         */
        ITarget target4 = (ITarget) new JdkProxy1().getProxyInstance(new Target());
        target4.behavior();
    }
}
JDK-proxy动态代理测试结果

嘿嘿，可以看到target4代理出错啦。原因就是Target类没有实现ITarget接口。

CGLib动态代理

/**
 * @description: CGLib动态代理对象
 * @author: lmc
 * @create: 2019-06-12 17:00
 **/
public class CGLibProxy implements MethodInterceptor {

    /**
     * @description: 被代理之前的增强行为
     * @date 2019/6/12 15:56
     * @author lmc
     */
    private void beforeBehavior(){
        System.out.println("执行代理之前需要做的一些事情。");
    }

    /**
     * @description: 被代理之后的增强行为
     * @date 2019/6/12 15:57
     * @author lmc
     */
    private void afterBehavior(){
        System.out.println("执行代理之后需要做的一些事情。");
    }


    /**
     * @description: 获取代理之后的实例对象
     * @param target 被代理对象
     * @return com.lmc.gp12380.pattern.proxy.ITarget
     * @date 2019/6/12 19:55
     * @author lmc
     */
    public Object getProxyInstance(Object target){

        Class<?> clazz = target.getClass();
        //相当于Proxy，代理的工具类
        Enhancer enhancer = new Enhancer();
        enhancer.setSuperclass(clazz);
        enhancer.setCallback(this);
        return enhancer.create();
    }

    @Override
    public Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
        beforeBehavior();
        /**
         *  利用 cglib 的代理类可以将内存中的 class 文件写入本地磁盘
         */
        System.setProperty(DebuggingClassWriter.DEBUG_LOCATION_PROPERTY, "E://cglib_proxy_class/");

        Object obj = methodProxy.invokeSuper(o,objects);
        afterBehavior();
        return obj;
    }
}

/**
 * @description: CGLib代理实现测试
 * @author: lmc
 * @create: 2019-06-12 20:26
 **/
public class CGLibProxyTest {

    public static void main(String[] args) {

        ITarget target1= (ITarget) new CGLibProxy().getProxyInstance(new TargetImpl1());
        target1.behavior();

        ITarget target2= (ITarget) new CGLibProxy().getProxyInstance(new TargetImpl2());
        target2.behavior();

        ITarget target3= (ITarget) new CGLibProxy().getProxyInstance(new TargetImpl3());
        target3.behavior();

        Target target4= (Target) new CGLibProxy().getProxyInstance(new Target());
        target4.behavior();
    }
}
CGLib动态代理测试结果

嘿嘿，可以看到Target没有实现ITarget接口，也能实现动态代理。

代码里面是可以生成CGLib动态代理的字节码文件的，也可以反编译过来看看，因为我是看不懂，我就不展示了。

代理模式的优缺点

优点
  1. 代理模式能将代理对象与真实被调用的目标对象分离。
  2. 一定程度上降低了系统的耦合度，扩展性好。
  3. 可以起到保护目标对象的作用。
  4. 可以对目标对象的功能增强。
缺点
  1. 代理模式会造成系统设计中类的数量增加。
  2. 在客户端和目标对象增加一个代理对象，会造成请求处理速度变慢。
  3. 增加了系统的复杂度。

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