详解代理模式

不想当咸鱼的咸鱼
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代理模式

代理模式（Proxy Pattern）的定义非常简单，是指为其他对象提供一种代理，以控制对这个对象的访问。代理对象在客服端和目标对象之间起到中介作用，代理模式属于结构型设计模式。使用代理模式主要有两个目的：一保护目标对象，二增强目标对象。

下面我们来看一下代理模式的类结构图：

Subject是顶层接口，RealSubject是真实对象（被代理对象），Proxy是代理对象，代 理对象持有被代理对象的引用，客户端调用代理对象方法，同时也调用被代理对象的方法，但是在代理对象前后增加一些处理。在代码中，我们想到代理，就会理解为是代码增强，其实就是在原本逻辑前后增加一些逻辑，而调用者无感知。

  • 代理模式属于结构型模式，有静态代理和动态代理。

静态代理模式

  • 静态代理模式比较简单，我们用一个业务场景来演示

在分布式业务场景中，我们通常会对数据库进行分库分表，分库分表之后使用Java操作时，就可能需要配置多个数据源，我们通过设置数据源路由来动态切换数据源。

  • 创建Order订单实体类

  • 创建OrderDao持久层

  • 创建OrderService业务层

接下来使用静态代理，主要完成的功能是，根据订单创建时间自动按年进行分库。根据开闭原则，原来写好的逻辑我们不去修改，通过代理对象来完成。先创建数据源路由对象，我们使用ThreadLocal的单例实现，DynamicDataSourceEntry类：

  • 创建切换数据源的代理OrderServiceSaticProxy类：

  • 直接进行测试

  • 测试结果
Proxy before method
静态代理类自动分配到【DB_2017】数据源处理数据
OrderService调用orderDao创建订单
OrderDao创建订单成功
Proxy after method

静态代理在使用的时候需要定义接口或者父类，被代理对象（目标对象）与代理对象一起实现相同的接口或者继承相同的父类， 通过调用这些对应的方法对目标对象进行扩展

静态代理在不修改目标对象的功能前提下，通过代理对象对目标对象进行扩展

静态代理下，代理对象需要和目标对象实现一样的接口，所以可能有多个代理类，如果接口更改的话，代理对象和目标对象都要进行更改。

动态代理模式

动态代理和静态对比基本思路是一致的，只不过动态代理功能更加强大，随着业务的扩展适应性更强。使用动态代理相当于是能够适应复杂的业务场景。

  • 动态代理有两种实现模式
  1. JDK动态代理
  • 对上面的代码进行简单的修改，就能够实现动态代理

  • 简单的测试

其余的代码没有任何变化仅仅只是修改了代理类的形式，就可以完成相同的运行效果。

  • 但是我们得不仅知其然，还得知其所以然

  • JDK Proxy生成对象的步骤如下：

  1. 拿到被代理对象的引用，并且获取到它的所有的接口，反射获取。
  2. JDKProxy类重新生成一个新的类、同时新的类要实现被代理类所有实现的所有的接 口。
  3. 动态生成Java代码，把新加的业务逻辑方法由一定的逻辑代码去调用（在代码中体 现）。
  4. 编译新生成的Java代码.class。
  5. 再重新加载到JVM中运行。

以上这个过程就叫字节码重组。 JDK中有一个规范，在ClassPath下只要是$开头的class 文件一般都是自动生成的。我们通过文件流输出到一个新的class文件，然后，利用反编译工具查看class的源代码。来看测试代码：

public class JDKProxyTest { 
	public static void main(String[] args) { 
		try {
			Person obj = (Person)new JDKMeipo().getInstance(new Customer());
			obj.findLove();
			//通过反编译工具可以查看源代码 
			byte [] bytes = ProxyGenerator.generateProxyClass("$Proxy0",new Class[]{Person.class}); 
			FileOutputStream os = new FileOutputStream("E://$Proxy0.class"); os.write(bytes); os.close(); 
			} catch (Exception e) { 
				e.printStackTrace(); 
			}
		}
}

运行之后，我们能在 E://盘下找到一个$Proxy0.class 文件。使用 Jad 反编译，得到 $Proxy0.jad文件，打开可以看到如下内容：

  • 这就是JDK代理完成后的class字节码文件

我们发现$Proxy0 继承了 Proxy 类，（这就是为什么JDK动态代理的原对象必须要实现接口的原因）同时还实现了我们的 Person 接口，而且重写了findLove()等方法。而且在静态块中用反射查找到了目标对象的所有方法，而且保存了所有方法的引用，然后通过调用Proxy的InvocationHandler属性调用我们自己写的invoke方法，在重写的方法用反射调用目标对象的方法和我们写在InvocationHandler类中自己的增强方法。Proxy.class字节码文件中的所有代码都是JDK帮我们自动生成的。

  1. CGLIB动态代理

静态代理和JDK代理都要求目标对象实现一个接口，但是有时候目标对象如果没有实现任何的接口，这时候可以使用目标对象的子类实现代理(Cglib代理)【通过继承来代理】Cglib代理又称为子类代理，它是在内存中构建一个子类对象，从而实现对目标对象的功能拓展。

  • 测试用例

  • 有个小细节，CGLib 代理的目标对象不需要实现任何接口，它是通过动态继承目标对象 实现的动态代理。来看测试代码：

  • CGLib的实现原理又是怎样的呢？将CGLib代理后的class写入到磁盘

  • 我们会发现在E://cglib_proxy_class目录下多了三个class文件

  • 通过调试跟踪，我们发现Customer$$EnhancerByCGLIB$$3feeb52a.class就是CGLib生成的代理类，继承了Customer类。

-部分代码如下

重写了Customer 类的所有方法。我们通过代理类的源码可以看到，代理类会获得所有在父类继承来的方法 ，并且会有 MethodProxy 与之对应 ，比如 MethodCGLIBfindLovefindLove0Method、MethodProxyCGLIBMethod、MethodProxyCGLIBfindLove00Proxy;这些方法在代理类的findLove()中都有调用。

调 用 过 程 ： 代 理 对 象 调 用 this.findLove() 方 法 -> 调用拦截器->methodProxy.invokeSuper->CGLIBfindLovefindLove0->被代理对象findLove()方法。 此时，我们发现拦截器 MethodInterceptor 中就是由 MethodProxy 的 invokeSuper 方法调用代理方法的，MethodProxy非常关键，我们分析一下它具体做了什么。

上面代码调用过程就是获取到代理类对应的FastClass，并执行了代理方法。还记得之前 生成三个class文件吗？

$$FastClassByCGLIB$$6aad62f1.class就是代理类的FastClass，

Customer$$FastClassByCGLIB$$2669574a.class就是被代理类的FastClass。

CGLib动态代理执行代理方法效率之所以比JDK的高是因为Cglib采用了FastClass机 制，它的原理简单来说就是：为代理类和被代理类各生成一个Class，这个Class会为代理类或被代理类的方法分配一个index(int类型)。这个index当做一个入参，FastClass就可以直接定位要调用的方法直接进行调用，这样省去了反射调用，所以调用效率比JDK动态代理通过反射调用高。

CGLib和JDK动态代理对比

  1. JDK动态代理是实现了被代理对象的接口，CGLib是继承了被代理对象。
  2. JDK和CGLib都是在运行期生成字节码， JDK是直接写Class字节码， CGLib使用ASM框架写Class字节码，Cglib代理实现更复杂，生成代理类比JDK效率低。
  3. JDK调用代理方法，是通过反射机制调用， CGLib是通过FastClass机制直接调用方法，CGLib执行效率更高。

代理模式在Spring的运用

  • 最典型的就是AOP

  • Spring利用动态代理实现AOP有两个非常重要的类，一个是JdkDynamicAopProxy类和CglibAopProxy类

Spring中的代理选择原则

  1. 当Bean有实现接口时，Spring就会用JDK的动态代理
  2. 当Bean没有实现接口时，Spring选择CGLib。
  3. 也可以强制使用JDK或者CGLIB代理，但是如果没有接口的话还是会使用CGLIB代理

静态代理和动态的本质区别

  1. 静态代理只能通过手动完成代理操作，如果被代理类增加新的方法，代理类需要同步新增，违背开闭原则。
  2. 动态代理采用在运行时动态生成代码的方式，取消了对被代理类的扩展限制，遵循开闭原则。
  3. 若动态代理要对目标类的增强逻辑扩展，结合策略模式，只需要新增策略类便可完成， 无需修改代理类的代码。

代理模式的优缺点

使用代理模式具有以下几个优点：

  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。

当然，代理模式也是有缺点的：

  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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