面试必问的Java-1.0:动态代理-静态代理
Proxy代理模式是一种结构型设计模式,主要解决的问题是:在直接访问对象时带来的问题。
代理是一种常用的设计模式,其目的就是为其他对象提供一个代理以控制对某个对象的访问。代理类负责为委托类预处理消息,过滤消息并转发消息,以及进行消息被委托类执行后的后续处理。
为了保持行为的一致性,代理类和委托类通常会实现相同的接口,所以在访问者看来两者没有丝毫的区别。通过代理类这中间一层,能有效控制对委托类对象的直接访问,也可以很好地隐藏和保护委托类对象,同时也为实施不同控制策略预留了空间,从而在设计上获得了更大的灵活性。
更通俗的说,代理解决的问题当两个类需要通信时,引入第三方代理类,将两个类的关系解耦,让我们只了解代理类即可,而且代理的出现还可以让我们完成与另一个类之间的关系的统一管理,但是切记,代理类和委托类要实现相同的接口,因为代理真正调用的还是委托类的方法。
使用场合举例:
如果需要委托类处理某一业务,那么我们就可以先在代理类中统一处理然后在调用具体实现类。
按照代理的创建时期,代理类可以分为两种:
静态:由程序员创建代理类或特定工具自动生成源代码再对其编译。在程序运行前代理类的.class文件就已经存在了。
动态:在程序运行时运用反射机制动态创建而成。
静态代理:
//接口
public interface Action {
public void doSomething();
}
//接口实现类(俗称业务类)
public class RealObject implements Action{
@Override
public void doSomething() {
System.out.println("doSomething.......");
}
}
代理类,代理上面的实现类
public class Proxy implements Action{
//目标对象
private Action realObject;
//通过构造方法传入目标对象
public Proxy(Action realObject){
this.realObject = realObject;
}
public void doSomething() {
System.out.println("proxy do...");
realObject.doSomething();
}
}
客户端调用:
public class TestProxy {
public static void main(String[] args) {
//测试静态代理
Action proxy = new Proxy(new RealObject());
proxy.doSomething();
}
}
静态代理类优缺点
优点:代理使客户端不需要知道实现类是什么,怎么做的,而客户端只需知道代理即可(解耦合),对于如上的客户端代码,new RealObject()可以应用工厂将它隐藏,只是举个例子而已。
缺点:
1)代理类和委托类实现了相同的接口,代理类通过委托类实现了相同的方法。这样就出现了大量的代码重复。如果接口增加一个方法,除了所有实现类需要实现这个方法外,所有代理类也需要实现此方法。增加了代码维护的复杂度。
2)代理对象只服务于一种类型的对象,如果要服务多类型的对象。势必要为每一种对象都进行代理,静态代理在程序规模稍大时就无法胜任了。如上的代码是只为Action类的访问提供了代理,但是如果还要为其他类如Department类提供代理的话,就需要我们再次添加代理Department的代理类。
举例说明:代理可以对实现类进行统一的管理,如在调用具体实现类之前,需要打印日志等信息,这样我们只需要添加一个代理类,在代理类中添加打印日志的功能,然后调用实现类,这样就避免了修改具体实现类。满足我们所说的开闭原则。但是如果想让每个实现类都添加打印日志的功能的话,就需要添加多个代理类,以及代理类中各个方法都需要添加打印日志功能(如上的代理方法中删除,修改,以及查询都需要添加上打印日志的功能)
即静态代理类只能为特定的接口(Service)服务。如想要为多个接口服务则需要建立很多个代理类。
动态代理:
根据如上的介绍,你会发现每个代理类只能为一个接口服务,这样程序开发中必然会产生许多的代理类
所以我们就会想办法可以通过一个代理类完成全部的代理功能,那么我们就需要用动态代理
在上面的示例中,一个代理只能代理一种类型,而且是在编译器就已经确定被代理的对象。而动态代理是在运行时,通过反射机制实现动态代理,并且能够代理各种类型的对象。
在Java中要想实现动态代理机制,需要java.lang.reflect.InvocationHandler接口和 java.lang.reflect.Proxy 类的支持。
java.lang.reflect.InvocationHandler接口的定义如下:
- //Object proxy:被代理的对象
- //Method method:要调用的方法
- //Object[] args:方法调用时所需要参数
- public interface InvocationHandler {
- public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable;
- }
java.lang.reflect.Proxy类的定义如下:
- //CLassLoader loader:类的加载器
- //Class<?> interfaces:得到全部的接口
- //InvocationHandler h:得到InvocationHandler接口的子类的实例
- public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces, InvocationHandler h) throws IllegalArgumentException
具体实现类还是用上面的那个RealObject类。
动态创建代理对象的类:
动态代理类只能代理接口(不支持抽象类),代理类都需要实现InvocationHandler类,实现invoke方法。
该invoke方法就是调用被代理接口的所有方法时需要调用的,该invoke方法返回的值是被代理接口的一个实现类
public class DynamicProxyHandler implements InvocationHandler{
//目标对象
private Object realObject;
public DynamicProxyHandler(Object realObject) {
this.realObject = realObject;
}
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
//代理扩展逻辑
System.out.println("proxy do");
return method.invoke(realObject, args);
}
}
客户端代码:
package net.health.ysk.api;
public class TestProxy {
public static void main(String[] args) {
//测试动态代理
DynamicProxyHandler handler = new DynamicProxyHandler(new RealObject());
Action proxy1 =(Action)java.lang.reflect.Proxy.newProxyInstance(
TestProxy.class.getClassLoader(),
new Class[]{Action.class},
handler
);
proxy1.doSomething();
}
}
可以看到,我们可以通过DynamicProxyHandler 代理不同类型的对象,如果我们把对外的接口都通过动态代理来实现,那么所有的函数调用最终都会经过invoke函数的转发,因此我们就可以在这里做一些自己想做的操作,比如日志系统、事务、拦截器、权限控制等。这也就是AOP(面向切面编程)的基本原理。
动态代理优点:
动态代理与静态代理相比较,最大的好处是接口中声明的所有方法都被转移到调用处理器一个集中的方法中处理(InvocationHandler.invoke)。这样,在接口方法数量比较多的时候,我们可以进行灵活处理,而不需要像静态代理那样每一个方法进行中转。而且动态代理的应用使我们的类职责更加单一,复用性更强
问题:动态代理到底是如何执行的,是如何通过代理对象来执行被代理对象的方法的?
1:上面说到,动态代理的优势在于可以很方便的对代理类的函数进行统一的处理,而不用修改每个代理类中的方法。
是因为所有被代理执行的方法,都是通过在InvocationHandler中的invoke方法调用的,
所以我们只要在invoke方法中统一处理,就可以对所有被代理的方法进行相同的操作了。
2:动态代理的过程,代理对象和被代理对象的关系不像静态代理那样一目了然,清晰明了。因为动态代理的过程中,我们并没有实际看到代理类,也没有很清晰地的看到代理类的具体样子,而且动态代理中被代理对象和代理对象是通过InvocationHandler来完成的代理过程的,其中具体是怎样操作的,为什么代理对象执行的方法都会通过InvocationHandler中的invoke方法来执行。带着这些问题,我们就需要对java动态代理的源码进行简要的分析,弄清楚其中缘由。
jdk为我们的生成了一个叫$Proxy0(这个名字后面的0是编号,有多个代理类会一次递增)的代理类,这个类文件时放在内存中的,我们在创建代理对象时,就是通过反射获得这个类的构造方法,然后创建的代理实例。通过对这个生成的代理类源码的查看,我们很容易能看出,动态代理实现的具体过程。
我们可以对InvocationHandler看做一个中介类,中介类持有一个被代理对象,在invoke方法中调用了被代理对象的相应方法。通过聚合方式持有被代理对象的引用,把外部对invoke的调用最终都转为对被代理对象的调用。
代理类调用自己方法时,通过自身持有的中介类对象来调用中介类对象的invoke方法,从而达到代理执行被代理对象的方法。也就是说,动态代理通过中介类实现了具体的代理功能。
动态代理最终会在内存中生成一个代理类,
生成的代理类:$Proxy0 extends Proxy implements Person,我们看到代理类继承了Proxy类,所以也就决定了java动态代理只能对接口进行代理,Java的继承机制注定了这些动态代理类们无法实现对class的动态代理。
为什么呢?
因为Java是单继承的,这里已经继承了Proxy类,所以不能在继承其他类了,所以,动态代理只能是对接口进行代理。
3:如果你了解静态代理,那么你会发现动态代理的实现其实与静态代理类似,都需要创建代理类,但是不同之处也很明显,创建方式不同!
不同之处体现在静态代理我们知根知底,我们知道要对哪个接口、哪个实现类来创建代理类,所以我们在编译前就直接实现与实现类相同的接口,直接在实现的方法中调用实现类中的相应(同名)方法即可;而动态代理不同,我们不知道它什么时候创建,也不知道要创建针对哪个接口、实现类的代理类(因为它是在运行时因需实时创建的)。:
虽然二者创建时机不同,创建方式也不相同,但是原理是相同的,不同之处仅仅是:静态代理可以直接编码创建,而动态代理是利用反射机制来抽象出代理类的创建过程。
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