控制对对象的访问——代理模式详解(静态代理和动态代理的区别以及联系)
代理模式可以说是生活中处处可见。比如说在携程上定火车票,携程在这里就起到了一个代理的作用,比起我们在官网上或者直接去柜台订票，携程可以为用户提供更多人性化的选择。再比如代购,我自己的mbp就是委托别人从香港买回来的，那么那个代购人就相当于代理，免去了我来回的车费以及办签证的麻烦。直观的理解，代理是这么一个对象,我们可以把工作委托给它,由它帮我们去执行工作同时解决工作相关的各种麻烦,最后把工作成果交给我们。这样一来我们只需要关注问题的核心,并告知代理，而不需要为其他琐碎的细节操心，这正是代理模式最大的好处，让客户端专注于真正的事务处理。具体而言，代理模式分为静态代理和动态代理,它们的设计思想类似，实现却大相径庭。它们的实现方式以及它们的区别是面试时经常会被问到的。下面我们就来详细介绍它们。
2. 代理模式详解
2.1 定义
为另一个对象提供一个替身或占位符以控制对这个对象的访问
定义简单明了。但还是有些没有解释清楚的地方,控制对对象的访问是为了干什么？其实是为了对真实的业务方法作某种形式的增强，比如在业务方法调用前作前置处理，在方法调用后作后置处理,而这些对客户端都是透明的。
2.2 普通代理模式类结构
被代理类和代理类实现同一接口,根据面向接口编程原则,可以使用被代理类的地方，统统可以用代理类代替，同时类内部持有被代理类的引用，真正的业务处理逻辑可以交给被代理类去作。
2.3 普通代理模式的实现(静态代理)
假设我要写一个日志代理,在真实的业务方法调用前后各记一条日志，看看静态代理是怎么做的。
- 业务接口
public interface IService {
void service1();
void service2();
}
接口含有两个抽象业务方法
- 被代理类
public class RealService implements IService {
@Override
public void service1() {
System.out.println("service1");
}
@Override
public void service2() {
System.out.println("service2");
}
}
被代理类实现业务接口，并且重写了业务方法。
- 日志代理
public class StaticLogProxy implements IService {
private IService iService;
public StaticLogProxy(IService iService) {
this.iService = iService;
}
@Override
public void service1() {
System.out.println("service1 start!");
iService.service1();
System.out.println("service1 end!");
}
@Override
public void service2() {
System.out.println("service2 start!");
iService.service2();
System.out.println("service2 end!");
}
}
- 运行结果
如上图所示,在业务方法执行前后分别记了一条日志，表示业务方法执行的开始和结束。我们的代理类成功对原有业务方法做了增强。但是静态代理存在以下问题：
1.代理类和被代理类耦合,适用性差。试想如果我希望为所有的业务类添加日志增强逻辑，那么岂不是要为几乎每个业务类编写代理类？这是不现实也是开发时无法接受的。
2.代理类的增强逻辑和业务逻辑过于耦合,不利于后期维护和扩展。从service1和service2中就可以看出,除了中间的业务处理不一样，代理类的处理逻辑是一样的，而我们竟然没有将其分离。
以上两点其实反映的是同一个问题:我们希望自己编写的代理类对所有业务类，所有业务方法都适用，而静态代理的泛用性太差了。问题的关键在于编写代理逻辑和业务逻辑分离的代理类,运行时才将其和具体的业务类绑定，对其业务方法做增强。为此，我们需要动态代理。动态代理的实现方式很多,下面以jdk自带的代理方式做说明。
3. JDK动态代理详解
3.1 JDK动态代理实现
- 方法调用处理器
public class LogHandler implements InvocationHandler {
//被代理对象
private Object target;
public LogHandler(Object target) {
this.target = target;
}
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
System.out.println(method.getName() + " start!");//前置处理
Object res = method.invoke(this.target, args);//执行业务方法
System.out.println(method.getName() + " end!");//后置处理
return res;
}
}
每一个代理对象都有一个与之关联的方法调用处理器，该处理器实现了InvocationHandler接口并重写了invoke方法。当我们调用代理对象的方法的时候,对该方法的调用会转交给方法调用处理器的invoke方法来执行,所以方法调用处理器的invoke方法是动态代理的核心。该方法内是通用的代理逻辑。在我们通过反射的方式通过被代理对象target执行业务逻辑的前后,可以对其作前置和后置增强。
- 客户端代码
public class Client {
public static void main(String[] args) {
//1.创建被代理对象
RealService realService = new RealService();
//2.创建动态代理的方法调用处理器
LogHandler logHandler = new LogHandler(realService);
//3.创建动态代理对象
IService service=(IService)Proxy.newProxyInstance(logHandler.getClass().getClassLoader(),
realService.getClass().getInterfaces(),logHandler);
service.service1();
System.out.println("---------------");
service.service2();
}
}
第一步我们创建了被代理对象realService;第二步我们创建了动态代理的核心:方法调用处理器。因为处理器内部需要委托被代理对象去执行真正的业务方法，所以需要传入被代理对象作参数。第三步我们通过调用反射包下的Proxy类的静态方法去生成真正的代理对象。该方法的方法签名如下
public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,
Class<?>[] interfaces,
InvocationHandler h)
throws IllegalArgumentException
该方法含有三个参数
ClassLoader loader:指定加载的代理类的类加载器
Class<?>[] interfaces:指定代理类要实现的接口
InvocationHandler h:指定方法调用处理器
关于第二个参数可能要说明下，因为jdk的动态代理是针对接口的动态代理,代理类需要实现指定的业务接口,这里就是被代理类实现的那些接口。这样就能充分利用java多态特性，代码中所有能使用被代理对象的地方都能用代理对象进行替换。
- 运行结果
和静态代理的运行结果一样。如果我们要对其他业务类使用日志代理，只需要修改下客户端代码就行，这是静态代理办不到的。具有良好的扩展性是动态代理相比静态代理最大的优势。
3.2 方法调用流程图
- 1.客户端调用代理对象的业务方法,创建代理对象的时候传入了接口数组参数，故而代理对象也实现了业务接口。
- 2.代理对象将请求转发给方法调用处理器的invoke方法
- 3.方法调用处理器在invoke方法内部通过反射的方式调用被代理对象的业务方法
3.3 动态代理和静态代理的区别
- 静态代理编译期生成代理类；动态代理运行期生成代理类。
- 静态代理和被代理类及其业务逻辑耦合,适用性较差且代理逻辑难以扩展;动态代理可以在不知道被代理类的前提下编写代理逻辑，运行时才决定被代理对象，适用性好且代理逻辑易于扩展。
3.4 其他实现动态代理的方式
- cglib面向类的动态代理
- javaassist字节码操作库实现
- asm
4. 总结
代理用以控制对对象的访问,本质上是对其功能提供某种形式的增强。按实现又可分为静态代理和动态代理。动态代理因其代理逻辑和业务逻辑相分离的特点,具有良好的适用性和可扩展性,是Spring中AOP的底层实现。
