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设计模式专题之Proxy静态代理与动态代理

设计模式专题之Proxy静态代理与动态代理

作者: Java码农 | 来源:发表于2022-05-05 19:18 被阅读0次

    简介

    意图:

    为其他对象提供一种代理以控制整个对象的访问。

    主要解决:

    在直接访问对象时带来的问题,比如说:要访问的对象在远程的机器上。在面向对象的系统中,有些对象由于某些原因(比如对象创建开销很大,或者某些操作需要安全控制,或者需要进程外的访问),直接访问会给使用者或者系统结构带来很多麻烦,我们可以在访问此对象时加上一个对此对象的访问层。

    优点:

    1. 职责清晰
    2. 高扩展性
    3. 智能化

    缺点:

    1. 由于在客户端和真实主题之间增加了代理对象,因此有些类型的代理模式可能会造成请求的处理速度变慢。
    2. 实现代理需要额外的工作,有些代理模式实现起来非常复杂。

    使用场景:

    1. 远程代理
    2. 虚拟代理
    3. Copy-on-Write代理
    4. 保护代理
    5. Cache代理
    6. 防火墙代理
    7. 同步化代理
    8. 智能引用代理

    实现

    静态代理

    静态代理在使用时,需要定义接口或者父类,被代理对象与代理对象一起实现相同的接口或者是继承相同父类。

    接口

    interface Movable {    
        void move();
    }
    

    被代理类,实现该接口move方法

    public class Tank implements Movable {
        /**
         * 模拟坦克移动了一段儿时间
         */
        @Override
        public void move() {
            System.out.println("Tank moving claclacla...");
            try {
                Thread.sleep(new Random().nextInt(10000));
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    

    代理类同样实现该接口,添加Movable属性,实现move方法内部调用传入的被代理类的move方法,在调用前后可以添加一些业务代码

    class TankTimeProxy implements Movable {
        Movable m;
        public TankTimeProxy(Movable m) {
            this.m = m;
        }
        @Override
        public void move() {
            long start = System.currentTimeMillis();
            m.move();
            long end = System.currentTimeMillis();
            System.out.println(end - start);
        }
    }
    

    最后使用main方法调用代理类的move方法,如果需要多个代理类,可以多层嵌套使用

     class Demo{
        public static void main(String[] args) {
            Tank t = new Tank();
            TankTimeProxy ttp = new TankTimeProxy(t);
            //        TankLogProxy tlp = new TankLogProxy(ttp);
            ttp.move();
        }
    }
    

    静态代理总结:

    1. 可以做到在不修改目标对象的功能前提下,对目标功能扩展。
    2. 缺点:因为代理对象需要与目标对象实现一样的接口,所以会有很多代理类,类型太多。同时,一旦接口增加方法,目标对象与代理对象都要维护。

    动态代理

    特点:

    1. 代理对象,不需要实现接口
    2. 代理对象的生成,是利用JDK的API,动态的内存中构建代理对象(没有接口的cglib代理)

    被代理类,实现该接口move方法

    public class Tank implements Movable {
        /**
         * 模拟坦克移动了一段儿时间
         */
        @Override
        public void move() {
            System.out.println("Tank moving claclacla...");
            try {
                Thread.sleep(new Random().nextInt(10000));
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    

    JDK代理:

    代理类所在的包:java.lang.reflect.Proxy

    public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,Class<?>[] interfaces,InvocationHandler h)
    
    • ClassLoader loader:指定当前目标对象使用类加载器
    • Class<?>[] interfaces:目标对象实现的接口的类型
    • InvocationHandler h:事件处理,执行目标对象的方法时会触发事件处理器,会把当前执行目标对象的方法作为参数传入

    接口

    interface Movable {    
        void move();
    }
    

    被代理类,实现该接口move方法

    public class Tank implements Movable {
        /**
         * 模拟坦克移动了一段儿时间
         */
        @Override
        public void move() {
            System.out.println("Tank moving claclacla...");
            try {
                Thread.sleep(new Random().nextInt(10000));
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    

    创建一个代理类的调用处理程序

    class TimeProxy implements InvocationHandler {
        // 代理类中的真实对象
        Movable m;
        public TimeProxy(Movable m) {
            this.m = m;
        }
        public void before() {
            System.out.println("method start..");
        }
        public void after() {
            System.out.println("method stop..");
        }
        @Override
        public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
            before();
            Object o = method.invoke(m, args);
            after();
            return o;
        }
    }
    

    Demo调用,生成指定接口的代理类实例

    public static void main(String[] args) {
        Tank tank = new Tank();
        Movable m = (Movable)Proxy.newProxyInstance(Tank.class.getClassLoader(),
                new Class[]{Movable.class}, //tank.class.getInterfaces()
                new TimeProxy(tank)    );
        m.move();
    }
    

    上述演示的时生成指定接口的代理类示例,但是JDK中时,通过JDK代理或者cglib代理在运行时自动生成到内存中的。

    JDK动态代理原理

    生成动态代理文件

    方法一:

    1. 必须在main方法中执行,直接用junit的test方法调用无法生成
    2. JDK1.8之后在main方法最前面增加System.getProperties().put("jdk.proxy.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles","true");
    3. JDK1.8及其之前在main方法最前面增加System.getProperties().put("sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles","true");

    方法二:

    1. 运行时加入jvm 参数 -Djdk.proxy.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles=true
    2. 运行时加入jvm 参数 -Dsun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles=true

    如何确定是哪个参数,查看ProxyGenerator类内容,如下:

    然后执行后就会在当前目录下com包中生成代理类的class文件。

    然后。。。

    这就是源码过程了,先上图

    截图发现图片太多就算了。。。

    Movable m = (Movable)Proxy.newProxyInstance(Tank.class.getClassLoader(),
            new Class[]{Movable.class},
            new TimeProxy(tank));
    
    /*
     * Look up or generate the designated proxy class and its constructor.
     */
    Constructor<?> cons = getProxyConstructor(caller, loader, interfaces);
    
    return proxyCache.sub(intf).computeIfAbsent(
        loader,
        (ld, clv) -> new ProxyBuilder(ld, clv.key()).build()
    );
    
    Constructor<?> build() {
        Class<?> proxyClass = defineProxyClass(module, interfaces);
        final Constructor<?> cons;
        try {
            cons = proxyClass.getConstructor(constructorParams);
        } catch (NoSuchMethodException e) {
            throw new InternalError(e.toString(), e);
        }
        AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<Void>() {
            public Void run() {
                cons.setAccessible(true);
                return null;
            }
        });    
    return cons;
    }
    
    /* 
    * Generate the specified proxy class. 
    */
    byte[] proxyClassFile = ProxyGenerator.generateProxyClass(
            proxyName, interfaces.toArray(EMPTY_CLASS_ARRAY), accessFlags);
    
    final byte[] classFile = gen.generateClassFile();
    
    addProxyMethod(hashCodeMethod, Object.class);
    addProxyMethod(equalsMethod, Object.class);
    addProxyMethod(toStringMethod, Object.class);
    
    methods.add(pm.generateMethod());
    

    最最最后是通过asm来实现的

    Cglib动态代理

    1. 创建Enhancer对象
    2. 用Enhancer对象设置代理类的父类(被代理类)
    3. 创建回调对象(回调类实现 MethodInterceptor 接口)
    4. 用Enhancer对象设置回调对象
    5. 用Enhancer对象创建代理对象

    创建一个拦截器,相当于JDK的InvocationHander

    class TimeMethodInterceptor implements MethodInterceptor {
        @Override
        public Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
            System.out.println(o.getClass().getSuperclass().getName());
            System.out.println("before");
            Object result = null;
            result = methodProxy.invokeSuper(o, objects);
            System.out.println("after");
            return result;
        }
    }
    

    创建动态代理

    /**
     * CGLIB实现动态代理不需要接口 
    */public class Main {
        public static void main(String[] args) {
            Enhancer enhancer = new Enhancer();
            enhancer.setSuperclass(Tank.class);
            enhancer.setCallback(new TimeMethodInterceptor());
            Tank tank = (Tank)enhancer.create();
            tank.move();
        }
    }
    

    生成cglib代理的class,下面两个任选其一

    System.setProperty("cglib.debugLocation", "./cg");
    
    System.setProperty(DebuggingClassWriter.DEBUG_LOCATION_PROPERTY, "./cg");
    

    或者在idea -> run -> edit configurations 中设置 vm options

    -Dcglib.debugLocation=./cg

    其他关于代理

    正向代理:

    • 知道目标地址,但无法直接访问,需要通过代理才可以访问。例如IP代理机场等。
    • 正向代理的过程,隐藏了真实的客户端。客户端的请求服务都被代理服务器代替来请求。

    反向代理:

    • 不知道目标地址,代理服务器就相当于目标服务器,由代理服务器接受所有请求后,转发给内部其他服务器。例如访问百度www.baidu.com但是不知道实际访问是哪台服务器。

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