Java基础系列（六）——代理机制详解

目录

代理机制详解

代理模式

静态代理

动态代理

JDK动态代理

CGLIB动态代理

JDK动态代理与CGLIB动态代理对比

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代理机制详解

在设计模式当中，有种结构型设计模式叫做代理模式，那么，究竟什么时候代理模式呢？代理机制又是怎么样的？

代理模式

介绍

意图：为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。

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。

何时使用：想在访问一个类时做一些控制。

如何解决：增加中间层。

关键代码：实现与被代理类组合。

应用实例： 1、Windows 里面的快捷方式。 2、公司需要请明星拍广告，都不是直接与明星本人直接沟通，而是和其经纪人进行商讨，经纪人就是明星的代理类，可以进行控制接什么活动或广告。 3、买火车票不一定在火车站买，也可以去代售点。 4、一张支票或银行存单是账户中资金的代理。支票在市场交易中用来代替现金，并提供对签发人账号上资金的控制。 5、spring aop。

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、实现代理模式需要额外的工作，有些代理模式的实现非常复杂。

使用场景：按职责来划分，通常有以下使用场景： 1、远程代理。 2、虚拟代理。 3、Copy-on-Write 代理。 4、保护（Protect or Access）代理。 5、Cache代理。 6、防火墙（Firewall）代理。 7、同步化（Synchronization）代理。 8、智能引用（Smart Reference）代理。

注意事项： 1、和适配器模式的区别：适配器模式主要改变所考虑对象的接口，而代理模式不能改变所代理类的接口。 2、和装饰器模式的区别：装饰器模式为了增强功能，而代理模式是为了加以控制。

简单来说就是 我们使用代理对象来代替对真实对象(real object)的访问，这样就可以在不修改原目标对象的前提下，提供额外的功能操作，扩展目标对象的功能。

代理模式的主要作用是扩展目标对象的功能，比如说在目标对象的某个方法执行前后你可以增加一些自定义的操作。

代理模式有静态代理和动态代理两种方式实现，而动态代理有两种：JDK动态代理和CGLIB动态代理。

静态代理

静态代理中，我们对目标对象的每个方法的增强都是手动完成的，非常不灵活（比如接口一旦新增加方法，目标对象和代理对象都要进行修改）且麻烦(需要对每个目标类都单独写一个代理类）。 实际应用场景非常非常少，日常开发几乎看不到使用静态代理的场景。可以理解为直接写死了功能，拓展性不强。

上面我们是从实现和应用角度来说的静态代理，从 JVM 层面来说， 静态代理在编译时就将接口、实现类、代理类这些都变成了一个个实际的 class 文件。

静态代理实现步骤:

1. 定义一个接口及其实现类；
2. 创建一个代理类同样实现这个接口
3. 将目标对象注入进代理类，然后在代理类的对应方法调用目标类中的对应方法。这样的话，我们就可以通过代理类屏蔽对目标对象的访问，并且可以在目标方法执行前后做一些自己想做的事情。

定义消息发送接口与实现类：

public interface SmsService {
        String send(String msg);
    }

public static class SmsServiceImpl implements SmsService {
        public String send(String msg) {
            System.out.println("send msg：" + msg);
            return "send msg：" + msg;
        }
    }

创建静态代理类并实现接口：

public static class SmsProxy implements SmsService {
 
        private final SmsService smsService;
 
        public SmsProxy(SmsService smsService) {
            this.smsService = smsService;
        }
 
        @Override
        public String send(String msg) {
            System.out.println("before");
            System.out.println("静态代理send msg：" + msg);
            System.out.println("after");
            return "静态代理send msg：" + msg;
        }

main方法：

        SmsServiceImpl smsService = new SmsServiceImpl();
        SmsProxy smsProxy = new SmsProxy(smsService);
        smsProxy.send("proxy java");

动态代理

从 JVM 角度来说，动态代理是在运行时动态生成类字节码，并加载到 JVM 中的。

说到动态代理，Spring AOP、RPC 框架应该是两个不得不提的，它们的实现都依赖了动态代理。

动态代理在我们日常开发中使用的相对较少，但是在框架中的几乎是必用的一门技术。学会了动态代理之后，对于我们理解和学习各种框架的原理也非常有帮助。

JDK动态代理

在 JDK 动态代理机制中 InvocationHandler 接口和 Proxy 类是核心。

Proxy 类中使用频率最高的方法是：newProxyInstance() ，这个方法主要用来生成一个代理对象。

    public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,
                                          Class[] interfaces,
                                          InvocationHandler h)
        throws IllegalArgumentException
    {
        ......
    }

这个方法一共有 3 个参数：

1. loader :类加载器，用于加载代理对象。
2. interfaces : 被代理类实现的一些接口；
3. h : 实现了 InvocationHandler 接口的对象；

要实现动态代理的话，还必须需要实现InvocationHandler 来自定义处理逻辑。 当我们的动态代理对象调用一个方法时，这个方法的调用就会被转发到实现InvocationHandler 接口类的 invoke 方法来调用。

public interface InvocationHandler {
 
    /**
     * 当你使用代理对象调用方法的时候实际会调用到这个方法
     */
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
        throws Throwable;
}

invoke() 方法有下面三个参数：

1. proxy :动态生成的代理类
2. method : 与代理类对象调用的方法相对应
3. args : 当前 method 方法的参数

也就是说：你通过Proxy 类的 newProxyInstance() 创建的代理对象在调用方法的时候，实际会调用到实现InvocationHandler 接口的类的 invoke()方法。 你可以在 invoke() 方法中自定义处理逻辑，比如在方法执行前后做什么事情。

JDK 动态代理类使用步骤

1. 定义一个接口及其实现类；
2. 自定义 InvocationHandler 并重写invoke方法，在 invoke 方法中我们会调用原生方法（被代理类的方法）并自定义一些处理逻辑；
3. 通过 Proxy.newProxyInstance(ClassLoader loader,Class[] interfaces,InvocationHandler h) 方法创建代理对象；

demo

 定义消息发送接口与实现类：

public interface SmsService {
        String send(String msg);
    }

public static class SmsServiceImpl implements SmsService {
        public String send(String msg) {
            System.out.println("send msg：" + msg);
            return "send msg：" + msg;
        }
    }

定义动态代理类

public static class SmsInvocationHandler implements InvocationHandler {
 
        private final Object target;
 
        public SmsInvocationHandler(Object target) {
            this.target = target;
        }
 
        // invoke() 方法: 当我们的动态代理对象调用原生方法的时候，最终实际上调用到的是 invoke() 方法，然后 invoke() 方法代替我们去调用了被代理对象的原生方法。
        @Override
        public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
            System.out.println("before " + method.getName());
            System.out.println("JDK动态代理send msg：" + method.invoke(target, args));
            Object res = method.invoke(target, args);
            System.out.println("after " + method.getName());
            return res;
        }
    }

定义动态代理的工厂类

public static class JdkProxyFactory {
        public static Object getProxy(Object target) {
            //getProxy() ：主要通过Proxy.newProxyInstance（）方法获取某个类的代理对象
            return Proxy.newProxyInstance(
                    target.getClass().getClassLoader(),
                    target.getClass().getInterfaces(),
                    new SmsInvocationHandler(target)
            );
        }
    }

main函数调用：

SmsService proxy = (SmsService)JdkProxyFactory.getProxy(new SmsServiceImpl());
proxy.send("JDK dynamic java");

CGLIB动态代理

JDK 动态代理有一个最致命的问题是其只能代理实现了接口的类。

为了解决这个问题，我们可以用 CGLIB 动态代理机制来避免。

CGLIBopen in new window(Code Generation Library)是一个基于ASMopen in new window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。CGLIB 通过继承方式实现代理。很多知名的开源框架都使用到了CGLIBopen in new window， 例如 Spring 中的 AOP 模块中：如果目标对象实现了接口，则默认采用 JDK 动态代理，否则采用 CGLIB 动态代理。

在 CGLIB 动态代理机制中 MethodInterceptor 接口和 Enhancer 类是核心。

你需要自定义 MethodInterceptor 并重写 intercept 方法，intercept 用于拦截增强被代理类的方法。

public interface MethodInterceptor
extends Callback{
    // 拦截被代理类中的方法
    public Object intercept(Object obj, java.lang.reflect.Method method, Object[] args,MethodProxy proxy) throws Throwable;
}
 

1. obj : 动态生成的代理对象
2. method : 被拦截的方法（需要增强的方法）
3. args : 方法入参
4. proxy : 用于调用原始方法

你可以通过 Enhancer类来动态获取被代理类，当代理类调用方法的时候，实际调用的是 MethodInterceptor 中的 intercept 方法。

CGLIB 动态代理类使用步骤

1. 定义一个类；
2. 自定义 MethodInterceptor 并重写 intercept 方法，intercept 用于拦截增强被代理类的方法，和 JDK 动态代理中的 invoke 方法类似；
3. 通过 Enhancer 类的 create()创建代理类；

demo

不同于 JDK 动态代理不需要额外的依赖。CGLIBopen in new window(Code Generation Library) 实际是属于一个开源项目，如果你要使用它的话，需要手动添加相关依赖。

  cglib
  cglib
  3.3.0

定义被代理类

public static class SmsServiceImpl {
        public String send(String msg) {
            System.out.println("send msg：" + msg);
            return "send msg：" + msg;
        }
    }

自定义拦截器

import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;
import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;
 
import java.lang.reflect.Method;
 
/**
 * 自定义MethodInterceptor
 */
public class CGLIBMethodInterceptor implements MethodInterceptor {
 
 
    /**
     * @param o           代理对象（增强的对象）
     * @param method      被拦截的方法（需要增强的方法）
     * @param args        方法入参
     * @param methodProxy 用于调用原始方法
     */
    @Override
    public Object intercept(Object o, Method method, Object[] args, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
        //调用方法之前，我们可以添加自己的操作
        System.out.println("before method " + method.getName());
        Object object = methodProxy.invokeSuper(o, args);
        //调用方法之后，我们同样可以添加自己的操作
        System.out.println("after method " + method.getName());
        return object;
    }
 
}

获取代理类

import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;
 
public class CglibProxyFactory {
 
    public static Object getProxy(Class clazz) {
        // 创建动态代理增强类
        Enhancer enhancer = new Enhancer();
        // 设置类加载器
        enhancer.setClassLoader(clazz.getClassLoader());
        // 设置被代理类
        enhancer.setSuperclass(clazz);
        // 设置方法拦截器
        enhancer.setCallback(new CGLIBMethodInterceptor());
        // 创建代理类
        return enhancer.create();
    }
}

main方法：

SmsServiceImpl aliSmsService = (SmsServiceImpl) CglibProxyFactory.getProxy(SmsServiceImpl.class);
SmsServiceImpl.send("java");

JDK动态代理与CGLIB动态代理对比

1. JDK 动态代理只能代理实现了接口的类或者直接代理接口，而 CGLIB 可以代理未实现任何接口的类。 另外， CGLIB 动态代理是通过生成一个被代理类的子类来拦截被代理类的方法调用，因此不能代理声明为 final 类型的类和方法。
2. 就二者的效率来说，大部分情况都是 JDK 动态代理更优秀，随着 JDK 版本的升级，这个优势更加明显。