代理模式是一种非常重要的设计模式,在Java语言中有着广泛的应用,包括Spring AOP的核心设计思想,都和代理模式有密切关系。
代理模式主要分两种:一种是静态代理,一种是动态代理。两种代理方式的实现有着本质的差异。
代理模式的作用是:为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。在某些情况下,一个客户不想或者不能直接引用另一个对象,而代理对象可以在客户端和目标对象之间起到中介的作用。
代理模式是对象的结构模式。代理模式给某一个对象提供一个代理对象,并由代理对象控制对原对象的引用。
代理模式的结构
所谓代理,就是一个人或者机构代表另一个人或者机构采取行动。在一些情况下,一个客户不想或者不能够直接引用一个对象,而代理对象可以在客户端和目标对象之间起到中介的作用。
代理模式类图如下:
在代理模式中的角色:
● 抽象对象角色:声明了目标对象和代理对象的共同接口,这样一来在任何可以使用目标对象的地方都可以使用代理对象。
● 目标对象角色:定义了代理对象所代表的目标对象。
● 代理对象角色:代理对象内部含有目标对象的引用,从而可以在任何时候操作目标对象;代理对象提供一个与目标对象相同的接口,以便可以在任何时候替代目标对象。代理对象通常在客户端调用传递给目标对象之前或之后,执行某个操作,而不是单纯地将调用传递给目标对象。
一、静态代理
静态代理代理和被代理对象在代理之前是确定的。他们都实现相同的接口或者继承相同的抽象类。下面看一个例子,代码参考阎宏博士的《Java与模式》一书,有改动。
/** * 抽象角色 */public abstract class Subject { abstract public void request();}/** * 真实角色:实现了Subject的request()方法 */public class RealSubject extends Subject { public RealSubject() { } public void request() { System.out.println("真实角色的请求方法RealSubject.request()被调用!"); }}/** * 代理角色 */public class ProxySubject extends Subject { private RealSubject realSubject; // 以真实角色作为代理角色的属性 public ProxySubject() { } // 该方法封装了真实对象的request方法 public void request() { preRequest(); //代理前执行的操作 if (realSubject == null) { realSubject = new RealSubject(); } realSubject.request(); // 此处执行真实对象的request方法 postRequest(); //代理后执行的操作 } private void preRequest() { // something you want to do before requesting System.out.println("代理前执行的操作ProxySubject.preRequest()!"); } private void postRequest() { // something you want to do after requesting System.out.println("代理后执行的操作ProxySubject.postRequest()!"); }}/** * 客户端调用 */public class Client { public static void main(String[] args) { Subject sub = new ProxySubject(); sub.request(); }}
运行客户端调用,结果如下:
代理前执行的操作ProxySubject.preRequest()!
真实角色的请求方法RealSubject.request()被调用!
代理后执行的操作ProxySubject.postRequest()!
Process finished with exit code 0
代码内容很简单,由以上代码可以看出,客户实际需要调用的是RealSubject类的request()方法,现在用ProxySubject来代理 RealSubject类,同样达到目的,同时还封装了其他方法(preRequest(),postRequest()),可以处理一些其他问题。
另外,如果要按照上述的方法使用代理模式,那么真实角色必须是事先已经存在的,并将其作为代理对象的内部属性。但是实际使用时,一个真实角色必须对应一个 代理角色,如果大量使用会导致类的急剧膨胀;此外,如果事先并不知道真实角色,该如何使用代理呢?这个问题可以通过Java的动态代理类来解决。请看下面 的动态代理模式。
二、动态代理
Java动态代理类位于java.lang.reflect包下,一般主要涉及到以下两个类:
(1)Interface InvocationHandler:该接口中仅定义了一个方法
public object invoke(Object obj,Method method, Object[] args)
在实际使用时,第一个参数obj一般是指代理类,method是被代理的方法,如上例中的request(),args为该方法的参数数组。 这个抽象方法在代理类中动态实现。
(2)Proxy:该类即为动态代理类,作用类似于上例中的ProxySubject,其中主要包含以下内容
protected Proxy(InvocationHandler h):构造函数,用于给内部的h赋值。
static Class getProxyClass (ClassLoader loader, Class[] interfaces):获得一个代理类,其中loader是类装载器,interfaces是真实类所拥有的全部接口的数组。
static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class[] interfaces, InvocationHandler h):返回代理类的一个实例,返回后的代理类可以当作被代理类使用(可使用被代理类的在Subject接口中声明过的方法)
所谓Dynamic Proxy是这样一种class:它是在运行时生成的class,在生成它时你必须提供一组interface给它,然后该class就宣称它实现了这些 interface。你当然可以把该class的实例当作这些interface中的任何一个来用。当然,这个Dynamic Proxy其实就是一个Proxy,它不会替你作实质性的工作,在生成它的实例时你必须提供一个handler,由它接管实际的工作
在使用动态代理类时,我们必须实现InvocationHandler接口。
下面看个例子,在静态代理的基础上改为动态代理:
/** * 抽象角色 */public interface Subject { public void request();}/** * 具体角色:被代理类 */public class RealSubject implements Subject { public RealSubject() { } public void request() { System.out.println("具体角色的请求方法RealSubject.request()被调用!"); }}/** * 代理处理器 * * 该代理类的内部属性为Object类,实际使用时通过该类的构造函数DynamicSubject(Object obj)对其赋值; * 此外,在该类还实现了invoke方法,该方法中的 method.invoke(sub,args); * 其实就是调用被代理对象的将要被执行的方法,方法参数sub是实际的被代理对象, * args为执行被代理对象相应操作所需的参数。 * 通过动态代理类,我们可以在调用之前或之后执行一些相关操作 */public class DynamicSubject implements InvocationHandler { private Object sub; //被代理对象 public DynamicSubject() { } /** * 构造方法,并初始化被代理对象 * @param obj 是被代理的对象 */ public DynamicSubject(Object obj) { sub = obj; } /** * * @param proxy 指代理类 * @param method 被代理的方法 * @param args 被代理的方法所需要的参数数组 * @return 在代理实例上处理方法调用并返回结果。 * @throws Throwable */ public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable { System.out.println("代理前执行的操作!"); method.invoke(sub, args); System.out.println("代理后执行的操作!"); return null; }}/** * 客户端 */public class Client { static public void main(String[] args) throws Throwable { RealSubject rs = new RealSubject(); // 在这里指定被代理类 //通过被代理类对象声明一个代理类对象 InvocationHandler dynamicSubject = new DynamicSubject(rs); Class cls = rs.getClass(); // 以下是一次性生成代理类实例: // 返回一个指定接口的代理类实例,该接口可以将方法调用指派到指定的调用处理程序。 Subject subject = (Subject) Proxy.newProxyInstance( cls.getClassLoader(), //定义代理类的类加载器 cls.getInterfaces(), //代理类要实现的接口列表 dynamicSubject); //指派方法调用的调用处理程序:InvocationHandler对象 subject.request(); //调用代理处理器上的方法 }}
运行结果:
代理前执行的操作!
具体角色的请求方法RealSubject.request()被调用!
代理后执行的操作!
Process finished with exit code 0
注释很详细,在此不再赘述。
从上面例子可以看出,动态代理的功能很强大,但主要还是依赖Java语言的自身特征来处理的。
总结一下,动态代理实现的步骤
1.创建一个实现接口InvocationHandler的类,它必须实现invoke方法
2.创建被代理的类以及接口。
3.通过Proxy的静态方法。
newProxyInstance(ClassLoader loader, Class[] interfaces, InvocationHandler h) 创建一个代理类。
4.通过代理调用方法。
三、cglib
cglib是一个强大的高性能的代码生成包,他广泛的被许多的AOP框架使用,例如Spring AOP 和dynaop ,为他们提供方法的拦截(interception),最流行的OR Mapping 工具hibernate也使用CGLIB来代理单端single-ended(多对一和一对一)关联。在这里要说明的是,jdk提供了动态代理功能,但是 被代理类必须要有接口,否则是生成不了代理的,但是cglib生成代理时,不需要目标类有接口,因为它借助了asm直接修改class文件的字节码。
就这个动态代理说开来,其实spring的aop不是什么神秘的东西,就是借助动态代理来实现的,并且spring内置了两种代理生成方式,一个就是 jdk动态代理API,一个就是cglib。典型的spring组件如声明式的事务管理,通知等。spring的IOC更简单,根据配置文件反射而已。这 些东西自己实现并不是什么难事,但是要做到spring那样完善和庞大就是另外一回事了。spring提供的测试框架的mock模块当然也是利用了动态代 理的。
PS:
一般而言,动态代理是针对接口的,Spring实现的AOP技术使用了aspectj框架,所以使用spring的时候需要引入 aspectjrt.jar和aspectjweaver.jar这两个包。另外,Spring也自己实现了部分动态代理,但一般用不到。另外对于 类,Spring也可以实现动态代理,采用的方法是继承+二进制代码重组的方式,这个用的不多,详细的可以自己了解一下。