Java代理机制

代理模式

可以分为两种，一种是静态代理，一种是动态代理。
两种代理从虚拟机加载类的角度来讲，本质上都是一样的，都是在原有类的行为基础上，加入一些多出的行为，甚至完全替换原有的行为。

• 静态代理

采用的方式就是我们手动的将这些行为换进去，然后让编译器帮我们编译，同时也就将字节码在原有类的基础上加入一些其他的东西或者替换原有的东西，产生一个新的与原有类接口相同却行为不同的类型,而动态代理？

一般都是使用数据库连接池，即创造一堆等待被使用的连接，等到用的时候就从池里取一个，不用了再放回去，数据库连接在整个应用启动期间，几乎是不关闭的，除非是超过了最大闲置时间。有时会经常使用connection.close()去关闭数据库连接，当使用连接不用关时什么办？解决这一问题的办法就是使用代理模式，因为代理模式可以替代原有类的行为。

image.png

下面使用静态代理，采用静态代理我们通常会使用组合的方式，为了保持对程序猿是透明的，我们实现Connection这个接口， 如下所示。

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main方法：

image

我们使用代理模式解决了上述问题，从静态代理的使用上来看，我们一般是这么做的。

      1，代理类一般要持有一个被代理的对象的引用。
      2，对于我们不关心的方法，全部委托给被代理的对象处理。
      3，自己处理我们关心的方法。

优点

1.代理使客户端不需要知道实现类是什么，怎么做的，而客户端只需知道代理即可（解耦合）

2.业务类只需要关注业务逻辑本身，保证了业务类的重用性。这是代理的共有优点。

缺点：

1.代理类和委托类实现了相同的接口，代理类通过委托类实现了相同的方法。这样就出现了大量的代码重复。如果接口增加一个方法，除了所有实现类需要实现这个方法外，所有代理类也需要实现此方法。增加了代码维护的复杂度。

2.代理对象只服务于一种类型的对象，如果要服务多类型的对象。势必要为每一种对象都进行代理，静态代理在程序规模稍大时就无法胜任了。如上的代码是只为UserManager类的访问提供了代理，但是如果还要为其他类如Department类提供代理的话，就需要我们再次添加代理Department的代理类。

动态代理

静态代理一个代理只能代理一种类型，而且是在编译器就已经确定被代理的对象。动态代理是在运行时，通过反射机制实现动态代理，并且能够代理各种类型的对象（动态的）；

具体实现类

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代理类

image

客户端代码

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可以看到，我们可以通过LogHandler代理不同类型的对象，如果我们把对外的接口都通过动态代理来实现，那么所有的函数调用最终都会经过invoke函数的转发，因此我们就可以在这里做一些自己想做的操作，比如日志系统、事务、拦截器、权限控制等。这也就是AOP(面向切面编程)的基本原理。

优点：

动态代理与静态代理相比较，最大的好处是接口中声明的所有方法都被转移到调用处理器一个集中的方法中处理（InvocationHandler.invoke）。这样，在接口方法数量比较多的时候，我们可以进行灵活处理，而不需要像静态代理那样每一个方法进行中转。在本示例中看不出来，因为invoke方法体内嵌入了具体的外围业务（记录任务处理前后时间并计算时间差），实际中可以类似Spring AOP那样配置外围业务。

缺点：

诚然，Proxy 已经设计得非常优美，但是还是有一点点小小的遗憾之处，那就是它始终无法摆脱仅支持 interface 代理的桎梏，因为它的设计注定了这个遗憾。回想一下那些动态生成的代理类的继承关系图，它们已经注定有一个共同的父类叫 Proxy。Java 的继承机制注定了这些动态代理类们无法实现对 class 的动态代理，原因是多继承在 Java 中本质上就行不通。

JDK的动态代理只能针对实现了接口的类生成代理。而cglib的动态代理是针对类实现代理，这两种代理我们可以灵活使用。我们通过汽车跑的例子来解读这两种动态代理。

一、JDK动态代理

Car接口

public interface Car {

    public void run();
}

Car实现类

public class CarImpl implements Car{

    public void run() {
        System.out.println("car running");
    }

}

Car代理类

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
//JDK动态代理代理类 
public class CarHandler implements InvocationHandler{
    //真实类的对象
    private Object car;
    //构造方法赋值给真实的类
    public CarHandler(Object obj){
        this.car = obj;
    }
//代理类执行方法时，调用的是这个方法
    public Object invoke(Object proxy, Method method,
      Object[] args) throws Throwable {
        System.out.println("before");
        Object res = method.invoke(car, args);
        System.out.println("after");
        return res;
    }
}

main方法

import java.lang.reflect.Proxy;

public class main {

    public static void main(String[] args) {
        CarImpl carImpl = new CarImpl();
        CarHandler carHandler = new CarHandler(carImpl);
        Car proxy = (Car)Proxy.newProxyInstance(
                main.class.getClassLoader(), 
                //第一个参数，获取ClassLoader
                carImpl.getClass().getInterfaces(), 
                //第二个参数，获取被代理类的接口
                carHandler);
              //第三个参数，一个InvocationHandler对象，
              //表示的是当我这个动态代理对象在调用方法的时候，
              //会关联到哪一个InvocationHandler对象上
        proxy.run();
    }
}

运行结果

before
car running
after

通过上面的例子三个参数我们可以看到，JDK的动态代理依靠接口实现，入参必须有被代理类的接口，也就是carImpl.getClass().getInterfaces(),如果有些类并没有实现接口，则不能使用JDK代理，这就要使用cglib动态代理了。

二、Cglib动态代理

没有实现接口的Car

public class CarNoInterface {

    public void run() {
        System.out.println("car running");
    }
}

cglib代理类

import java.lang.reflect.Method;
import org.springframework.cglib.proxy.Enhancer;
import org.springframework.cglib.proxy.MethodInterceptor;
import org.springframework.cglib.proxy.MethodProxy;

public class CglibProxy implements MethodInterceptor{

    private Object car;
    
    /** 
     * 创建代理对象 
     *  
     * @param target 
     * @return 
     */  
    public Object getInstance(Object object) {  
        this.car = object;  
        Enhancer enhancer = new Enhancer();  
        enhancer.setSuperclass(this.car.getClass());  
        // 回调方法  
        enhancer.setCallback(this);  
        // 创建代理对象  
        return enhancer.create();  
    }  
    
    @Override
    public Object intercept(Object obj, Method method, 
      Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {
        System.out.println("事物开始");  
        proxy.invokeSuper(obj, args);  
        System.out.println("事物结束");  
        return null;  
    }

}

main方法

import java.lang.reflect.Proxy;

public class main {

    public static void main(String[] args) {    
        CglibProxy cglibProxy = new CglibProxy();
        CarNoInterface carNoInterface = (CarNoInterface)
          cglibProxy.getInstance(new CarNoInterface());
        carNoInterface.run();
    }
}

结果输出

事物开始
car running
事物结束

上面两个例子我们已经看到这两种动态代理各自的分工了，在实际开发中，可以根据需求来灵活安排使用接口来代理还是类来代理了。

1、JDK动态代理
利用拦截器(拦截器必须实现InvocationHanlder)加上反射机制生成一个实现代理接口的匿名类，在调用具体方法前调用InvokeHandler来处理。

2、CGLIB动态代理
利用ASM开源包，对代理对象类的class文件加载进来，通过修改其字节码生成子类来处理。

3、何时使用JDK还是CGLIB？
1）如果目标对象实现了接口，默认情况下会采用JDK的动态代理实现AOP。

2）如果目标对象实现了接口，可以强制使用CGLIB实现AOP。

3）如果目标对象没有实现了接口，必须采用CGLIB库，Spring会自动在JDK动态代理和CGLIB之间转换。

4、如何强制使用CGLIB实现AOP？
1）添加CGLIB库(aspectjrt-xxx.jar、aspectjweaver-xxx.jar、cglib-nodep-xxx.jar)

2）在Spring配置文件中加入<aop:aspectj-autoproxy proxy-target-class="true"/>

5、JDK动态代理和CGLIB字节码生成的区别？
1）JDK动态代理只能对实现了接口的类生成代理，而不能针对类。

2）CGLIB是针对类实现代理，主要是对指定的类生成一个子类，覆盖其中的方法，

 并覆盖其中方法实现增强，但是因为采用的是继承，所以该类或方法最好不要声明成final，

 对于final类或方法，是无法继承的。

6、CGlib比JDK快？
1）使用CGLib实现动态代理，CGLib底层采用ASM字节码生成框架，使用字节码技术生成代理类，

在jdk6之前比使用Java反射效率要高。唯一需要注意的是，CGLib不能对声明为final的方法进行代理，

因为CGLib原理是动态生成被代理类的子类。

2）在jdk6、jdk7、jdk8逐步对JDK动态代理优化之后，在调用次数较少的情况下，JDK代理效率高于CGLIB代理效率，

只有当进行大量调用的时候，jdk6和jdk7比CGLIB代理效率低一点，但是到jdk8的时候，jdk代理效率高于CGLIB代理，

总之，每一次jdk版本升级，jdk代理效率都得到提升，而CGLIB代理消息确有点跟不上步伐。

7、Spring如何选择用JDK还是CGLIB？
1）当Bean实现接口时，Spring就会用JDK的动态代理。

2）当Bean没有实现接口时，Spring使用CGlib是实现。

3）可以强制使用CGlib（在spring配置中加入<aop:aspectj-autoproxy proxy-target-class="true"/>）。

二 代码实例
接口：

用户管理接口(真实主题和代理主题的共同接口，这样在任何可以使用真实主题的地方都可以使用代理主题代理。)

public interface IUserManager {
    void addUser(String id, String password);
}
实现类：

/**
 * 用户管理接口实现(被代理的实现类)
 */
public class UserManagerImpl implements IUserManager {
 
    @Override
    public void addUser(String id, String password) {
        System.out.println("======调用了UserManagerImpl.addUser()方法======");
    }
}

JDK代理实现：

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
 
/**
 * JDK动态代理类
 */
public class JDKProxy implements InvocationHandler {
    /** 需要代理的目标对象 */
    private Object targetObject;
 
    /**
     * 将目标对象传入进行代理
     */
    public Object newProxy(Object targetObject) {
        this.targetObject = targetObject;
        //返回代理对象
        return Proxy.newProxyInstance(targetObject.getClass().getClassLoader(),
                targetObject.getClass().getInterfaces(), this);
    }
 
    /**
     * invoke方法
     */
    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) 
      throws Throwable {
        // 一般我们进行逻辑处理的函数比如这个地方是模拟检查权限
        checkPopedom();
        // 设置方法的返回值
        Object ret = null;
        // 调用invoke方法，ret存储该方法的返回值
        ret  = method.invoke(targetObject, args);
        return ret;
    }
 
    /**
     * 模拟检查权限的例子
     */
    private void checkPopedom() {
        System.out.println("======检查权限checkPopedom()======");
    }
}

CGLIB代理实现：

import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;
import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;
import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;
 
import java.lang.reflect.Method;
 
/**
 * CGLibProxy动态代理类
 */
public class CGLibProxy implements MethodInterceptor {
    /** CGLib需要代理的目标对象 */
    private Object targetObject;
 
    public Object createProxyObject(Object obj) {
        this.targetObject = obj;
        Enhancer enhancer = new Enhancer();
        enhancer.setSuperclass(obj.getClass());
        enhancer.setCallback(this);
        Object proxyObj = enhancer.create();
        // 返回代理对象
        return proxyObj;
    }
 
    @Override
    public Object intercept(Object proxy, Method method, Object[] args,
                            MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
        Object obj = null;
        // 过滤方法
        if ("addUser".equals(method.getName())) {
            // 检查权限
            checkPopedom();
        }
        obj = method.invoke(targetObject, args);
        return obj;
    }
 
    private void checkPopedom() {
        System.out.println("======检查权限checkPopedom()======");
    }
}

客户端测试类：

/**
 * 代理模式[[ 客户端--》代理对象--》目标对象 ]]
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("*******CGLibProxy*******");
        CGLibProxy cgLibProxy = new CGLibProxy();
        IUserManager userManager = 
          (IUserManager) cgLibProxy.createProxyObject(new UserManagerImpl());
        userManager.addUser("jpeony", "123456");
 
        System.out.println("*******JDKProxy*******");
        JDKProxy jdkPrpxy = new JDKProxy();
        IUserManager userManagerJDK = 
          (IUserManager) jdkPrpxy.newProxy(new UserManagerImpl());
        userManagerJDK.addUser("jpeony", "123456");
    }
}

程序运行结果：

image.png

三 JDK和CGLIB动态代理总结
JDK代理是不需要第三方库支持，只需要JDK环境就可以进行代理，使用条件:

1）实现InvocationHandler

2）使用Proxy.newProxyInstance产生代理对象

3）被代理的对象必须要实现接口

CGLib必须依赖于CGLib的类库，但是它需要类来实现任何接口代理的是指定的类生成一个子类。