你有被代理过吗？讲讲开源框架都在用的代理模式

三分恶
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大家好，我是老三。

这节我们来看一个非常重要的设计模式——代理模式，尽管我们工作中可能很少用到，但它是很多框架重要功能的基石，肘，我们开始吧。

引言

节假日的地铁站，你是否见过有人掏出电脑，原地输出，原来是群里被疯狂@……

告诉自己不准哭

用户提问题，客服@我们解决，可能很多开发同学都经历过这样的场景。

用户找到客服，提出问题，客服又找到开发同学，让开发同学去解决问题，开发同学解决完，最后反馈给客服，客服再反馈到用户。

站在用户的视角，感觉就是客服解决了这个问题，这其实就是一种代理。

用户向客服提问题

我们以这个例子，来看看Java怎么实现代理模式的吧。

Java的三种代理模式实现

代理模式的定义：

Provide a surrogate or placeholder for another object to control access to it.（为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。）

简单说，就是设置一个中间代理来控制访问原目标对象，达到增强原对象的功能和简化访问方式的目的。

代理模式通用类图

Java实现代理模式分为两类三种，两类是静态代理和动态代理，动态代理又可以分为JDK动态代理和CGLIB动态代理。

Java实现代理模式

静态代理

静态代理比较简单，代理类需要实现和目标接口类一样的接口。

Solver静态代理类图

  • 接口类：ISolver

    public interface ISolver {
    void solve();
}

  • 目标类：Solver

    public class Solver implements ISolver {
    @Override
    public void solve() {
        System.out.println("疯狂掉头发解决问题……");
    }
}

  • 代理类：SolverProxy，代理类也要实现接口，并且还要维护一个目标对象。

    public class SolverProxy implements ISolver {
    //目标对象
    private ISolver target;

    public SolverProxy(ISolver target) {
        this.target = target;
    }

    @Override
    public void solve() {
        System.out.println("请问有什么能帮到您？");
        target.solve();
        System.out.println("问题已经解决啦!");
    }
}

  • 客户端；Client

    public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //目标对象:程序员
        ISolver developer = new Solver();
        //代理：客服小姐姐
        SolverProxy csProxy = new SolverProxy(developer);
        //目标方法：解决问题
        csProxy.solve();
    }
}

  • 运行结果

    请问有什么能帮到您？
疯狂掉头发解决问题……
问题已经解决啦!

我们看到，通过静态代理，可以在不修改目标对象的前提下扩展目标对象的功能。

但是，它也有一些问题：

  • 冗余：由于代理对象要实现与目标对象一致的接口，会产生过多的代理类。
  • 维护性不佳：一旦接口增加方法，目标对象与代理对象都要进行修改。

JDK动态代理

JDK动态代理利用了JDK反射机制，动态地在内存中构建代理对象，从而实现对目标对象的代理功能。

它主要用到了两个反射类的API：

  • java.lang.reflect Proxy| static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,Class<?>[] interfaces, InvocationHandler h)：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
  • java.lang.reflect InvocationHandler｜Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) ：在代理实例上调用目标方法，并返回结果。

我们来看看使用JDK动态代理之后的客服代理场景。

JDK动态代理类图

  • 接口类：ISolver

    public interface ISolver {
    void solve();
}

  • 目标类：Solver，目标类需要实现接口类。

    public class Solver implements ISolver {
    @Override
    public void solve() {
        System.out.println("疯狂掉头发解决问题……");
    }
}

  • 动态代理工厂:ProxyFactory，这里的动态代理工厂，不需要实现接口，直接采用反射的方式生成一个目标对象的代理对象实例。

    ps:这里用了一个匿名内部类的方法，还有一种方法，动态代理类实现InvocationHandler接口，大体上类似，就不再给出例子了。

    public class ProxyFactory {

    // 维护一个目标对象
    private Object target;

    public ProxyFactory(Object target) {
        this.target = target;
    }

    // 为目标对象生成代理对象
    public Object getProxyInstance() {
        return Proxy.newProxyInstance(target.getClass().getClassLoader(), target.getClass().getInterfaces(),
                new InvocationHandler() {
                    @Override
                    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
                        System.out.println("请问有什么可以帮到您？");

                        // 调用目标对象方法
                        Object returnValue = method.invoke(target, args);

                        System.out.println("问题已经解决啦！");
                        return null;
                    }
                });
    }
}

  • 客户端：Client

    客户端生成一个代理对象实例，通过代理对象调用目标对象方法的时候，就会进入invoke()方法，最后是通过反射的方式调用目标对象的方法。

    public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //目标对象:程序员
        ISolver developer = new Solver();
        //代理：客服小姐姐
        ISolver csProxy = (ISolver) new ProxyFactory(developer).getProxyInstance();
        //目标方法：解决问题
        csProxy.solve();
    }
}

  • 运行结果：

    请问有什么可以帮到您？
疯狂掉头发解决问题……
问题已经解决啦！

我们简单总结一下静态代理和动态代理的主要区别：

静态代理动态代理最主要区别

  • 静态代理在编译时就已经实现，编译完成后代理类是一个实际的class文件
  • 动态代理是在运行时动态生成的，即编译完成后没有实际的class文件，而是在运行时动态生成类字节码，并加载到JVM中

我们也观察到，JDK动态代理，目标对象必须得实现接口，也就是说它是面向接口的，假如我们不想要接口怎么办呢？

Cglib动态代理

CGLIB(Code Generation Library)是一个基于ASM的字节码生成库，它允许我们在运行时对字节码进行修改和动态生成，它是通过继承来实现的。

我们来看看使用Cglib之后，我们的客服代理是什么样的：

Cglib动态代理类图

  • 引入依赖：Cglib是第三方类库，需要引入依赖

            <dependency>
            <groupId>cglib</groupId>
            <artifactId>cglib</artifactId>
            <version>3.2.5</version>
        </dependency>

  • 目标类：Solver，这里目标类不用再实现接口。

    public class Solver {

    public void solve() {
        System.out.println("疯狂掉头发解决问题……");
    }
}

  • 动态代理工厂：

    public class ProxyFactory implements MethodInterceptor {

   //维护一个目标对象
    private Object target;

    public ProxyFactory(Object target) {
        this.target = target;
    }

    //为目标对象生成代理对象
    public Object getProxyInstance() {
        //工具类
        Enhancer en = new Enhancer();
        //设置父类
        en.setSuperclass(target.getClass());
        //设置回调函数
        en.setCallback(this);
        //创建子类对象代理
        return en.create();
    }

    @Override
    public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {
        System.out.println("请问有什么可以帮到您？");
        // 执行目标对象的方法
        Object returnValue = method.invoke(target, args);
        System.out.println("问题已经解决啦！");
        return null;
    }

}

  • 客户端：Client

    public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //目标对象:程序员
        Solver developer = new Solver();
        //代理：客服小姐姐
        Solver csProxy = (Solver) new ProxyFactory(developer).getProxyInstance();
        //目标方法：解决问题
        csProxy.solve();
    }
}

  • 运行结果

    请问有什么可以帮到您？
疯狂掉头发解决问题……
问题已经解决啦！

我们可以看到Cglib动态代理和JDK动态代理最大的区别就是:

  • 使用JDK动态代理的对象必须实现一个或多个接口
  • 使用Cglib动态代理的对象则无需实现接口，达到代理类无侵入。

我们还需要注意：

  • CGLib不能对声明为final的方法进行代理，因为是通过继承父类的方式实现，如果父类是final的，那么就无法继承父类。

扩展：动态代理的应用

标题里说了，开源框架都在用的代理模式，那么主流的开源框架哪些地方用到了代理模式呢？——确切说是动态代理呢？

比如：

  • Spring AOP可以将一些非核心业务流程抽象成切面，帮助我们处理非主线的流程，它是怎么实现的呢？
  • 你平时用惯了的MyBatis，写了那么多Mapper接口，为什么它不用实现类就能执行SQL呢？

后面两期是大家期待的面渣逆袭系列，将会揭晓这两个问题的答案。


简单的事情重复做，重复的事情认真做，认真的事情有创造性地做！

我是三分恶，一个能文能武的普通开发。点赞、关注不迷路，咱们下期见！


参考：

[1].《设计模式之禅》

[2].Java三种代理模式：静态代理、动态代理和cglib代理

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