动态代理总结,你要知道的都在这里,无废话!

内容纲要

代理模式

代理模式是一种设计模式,提供了对目标对象额外的访问方式,即通过代理对象访问目标对象,这样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

一个比方:在租房的时候,有的人会通过房东直租,有的人会通过中介租房。

这两种情况哪种比较方便呢?当然是通过中介更加方便。

这里的中介就相当于代理,用户通过中介完成租房的一系列操作(看房、交押金、租房、清扫卫生)代理模式可以有效的将具体的实现与调用方进行解耦,通过面向接口进行编码完全将具体的实现隐藏在内部。

file

分类:

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: 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

静态代理

使用方式

创建一个接口,然后创建被代理的类实现该接口并且实现该接口中的抽象方法。之后再创建一个代理类,同时使其也实现这个接口。在代理类中持有一个被代理对象的引用,而后在代理类方法中调用该对象的方法。

public interface UserDao {    
  void save();     
}

public class UserDaoImpl implements UserDao {
    @Override
    public void save() {
        System.out.println("正在保存用户...");
    }
}

public class TransactionHandler implements UserDao {
    //目标代理对象
    private UserDao target;
    //构造代理对象时传入目标对象
    public TransactionHandler(UserDao target) {
        this.target = target;
    }
    @Override
    public void save() {
        //调用目标方法前的处理
        System.out.println("开启事务控制...");
        //调用目标对象的方法
        target.save();
        //调用目标方法后的处理
        System.out.println("关闭事务控制...");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        //新建目标对象
        UserDaoImpl target = new UserDaoImpl();
        //创建代理对象, 并使用接口对其进行引用
        UserDao userDao = new TransactionHandler(target);
        //针对接口进行调用
        userDao.save();
    }
}

使用JDK静态代理很容易就完成了对一个类的代理操作。但是JDK静态代理的缺点也暴露了出来:由于代理只能为一个类服务,如果需要代理的类很多,那么就需要编写大量的代理类,比较繁琐

JDK动态代理

使用JDK动态代理的五大步骤:

  1. 通过实现InvocationHandler接口来自定义自己的InvocationHandler;
  2. 通过Proxy.getProxyClass获得动态代理类;
  3. 通过反射机制获得代理类的构造方法,方法签名为getConstructor(InvocationHandler.class)
  4. 通过构造函数获得代理对象并将自定义的InvocationHandler实例对象传为参数传入;
  5. 通过代理对象调用目标方法;
public interface IHello {
    void sayHello();
}

 public class HelloImpl implements IHello {
    @Override
    public void sayHello() {
        System.out.println("Hello world!");
    }
}

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;

public class MyInvocationHandler implements InvocationHandler {

    /** 目标对象 */
    private Object target;

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

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        System.out.println("------插入前置通知代码-------------");
        // 执行相应的目标方法
        Object rs = method.invoke(target,args);
        System.out.println("------插入后置处理代码-------------");
        return rs;
    }
}

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Proxy;

public class MyProxyTest {
    public static void main(String[] args)
            throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InstantiationException, InvocationTargetException {
        // =========================第一种==========================
        // 1、生成$Proxy0的class文件
        System.getProperties().put("sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles", "true");
        // 2、获取动态代理类
        Class proxyClazz = Proxy.getProxyClass(IHello.class.getClassLoader(),IHello.class);
        // 3、获得代理类的构造函数,并传入参数类型InvocationHandler.class
        Constructor constructor = proxyClazz.getConstructor(InvocationHandler.class);
        // 4、通过构造函数来创建动态代理对象,将自定义的InvocationHandler实例传入
        IHello iHello1 = (IHello) constructor.newInstance(new MyInvocationHandler(new HelloImpl()));
        // 5、通过代理对象调用目标方法
        iHello1.sayHello();

        // ==========================第二种=============================
        /**
         * Proxy类中还有个将2~4步骤封装好的简便方法来创建动态代理对象,
         *其方法签名为:newProxyInstance(ClassLoader loader,Class<?>[] instance, InvocationHandler h)
         */
        IHello  iHello2 = (IHello) Proxy.newProxyInstance(IHello.class.getClassLoader(), // 加载接口的类加载器
                new Class[]{IHello.class}, // 一组接口
                new MyInvocationHandler(new HelloImpl())); // 自定义的InvocationHandler
        iHello2.sayHello();
    }
}

JDK静态代理与JDK动态代理之间有些许相似,比如说都要创建代理类,以及代理类都要实现接口等。

不同之处: 在静态代理中我们需要对哪个接口和哪个被代理类创建代理类,所以我们在编译前就需要代理类实现与被代理类相同的接口,并且直接在实现的方法中调用被代理类相应的方法;但是动态代理则不同,我们不知道要针对哪个接口、哪个被代理类创建代理类,因为它是在运行时被创建的。

一句话来总结一下JDK静态代理和JDK动态代理的区别:

JDK静态代理是通过直接编码创建的,而JDK动态代理是利用反射机制在运行时创建代理类的。

其实在动态代理中,核心是InvocationHandler。每一个代理的实例都会有一个关联的调用处理程序(InvocationHandler)。对待代理实例进行调用时,将对方法的调用进行编码并指派到它的调用处理器(InvocationHandler)的invoke方法

对代理对象实例方法的调用都是通过InvocationHandler中的invoke方法来完成的,而invoke方法会根据传入的代理对象、方法名称以及参数决定调用代理的哪个方法。

CGLIB

CGLIB包的底层是通过使用一个小而快的字节码处理框架ASM,来转换字节码并生成新的类

CGLIB代理实现如下:

  1. 首先实现一个MethodInterceptor,方法调用会被转发到该类的intercept()方法。
  2. 然后在需要使用的时候,通过CGLIB动态代理获取代理对象。

使用案例

 public class HelloService {

    public HelloService() {
        System.out.println("HelloService构造");
    }

    /**
     * 该方法不能被子类覆盖,Cglib是无法代理final修饰的方法的
     */
    final public String sayOthers(String name) {
        System.out.println("HelloService:sayOthers>>"+name);
        return null;
    }

    public void sayHello() {
        System.out.println("HelloService:sayHello");
    }
}

import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;
import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;

import java.lang.reflect.Method;

/**
 * 自定义MethodInterceptor
 */
public class MyMethodInterceptor implements MethodInterceptor{

    /**
     * sub:cglib生成的代理对象
     * method:被代理对象方法
     * objects:方法入参
     * methodProxy: 代理方法
     */
    @Override
    public Object intercept(Object sub, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
        System.out.println("======插入前置通知======");
        Object object = methodProxy.invokeSuper(sub, objects);
        System.out.println("======插入后者通知======");
        return object;
    }
}

import net.sf.cglib.core.DebuggingClassWriter;
import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 代理类class文件存入本地磁盘方便我们反编译查看源码
        System.setProperty(DebuggingClassWriter.DEBUG_LOCATION_PROPERTY, "D:\\code");
        // 通过CGLIB动态代理获取代理对象的过程
        Enhancer enhancer = new Enhancer();
        // 设置enhancer对象的父类
        enhancer.setSuperclass(HelloService.class);
        // 设置enhancer的回调对象
        enhancer.setCallback(new MyMethodInterceptor());
        // 创建代理对象
        HelloService proxy= (HelloService)enhancer.create();
        // 通过代理对象调用目标方法
        proxy.sayHello();
    }
}

JDK代理要求被代理的类必须实现接口,有很强的局限性。

而CGLIB动态代理则没有此类强制性要求。简单的说,CGLIB会让生成的代理类继承被代理类,并在代理类中对代理方法进行强化处理(前置处理、后置处理等)。

总结一下CGLIB在进行代理的时候都进行了哪些工作

  • 生成的代理类继承被代理类。在这里我们需要注意一点:如果委托类被final修饰,那么它不可被继承,即不可被代理;同样,如果委托类中存在final修饰的方法,那么该方法也不可被代理
  • 代理类会为委托方法生成两个方法,一个是与委托方法签名相同的方法,它在方法中会通过super调用委托方法;另一个是代理类独有的方法
  • 当执行代理对象的方法时,会首先判断一下是否存在实现了MethodInterceptor接口的CGLIB$CALLBACK_0;,如果存在,则将调用MethodInterceptor中的intercept方法

intercept方法中,我们除了会调用委托方法,还会进行一些增强操作。在Spring AOP中,典型的应用场景就是在某些敏感方法执行前后进行操作日志记录

在CGLIB中,方法的调用并不是通过反射来完成的,而是直接对方法进行调用:通过FastClass机制对Class对象进行特别的处理,比如将会用数组保存method的引用,每次调用方法的时候都是通过一个index下标来保持对方法的引用

Fastclass机制

CGLIB采用了FastClass的机制来实现对被拦截方法的调用。

FastClass机制就是对一个类的方法建立索引,通过索引来直接调用相应的方法

public class test10 {
  //这里,tt可以看作目标对象,fc可以看作是代理对象;首先根据代理对象的getIndex方法获取目标方法的索引,
  //然后再调用代理对象的invoke方法就可以直接调用目标类的方法,避免了反射
    public static void main(String[] args){
        Test tt = new Test();
        Test2 fc = new Test2();
        int index = fc.getIndex("f()V");
        fc.invoke(index, tt, null);
    }
}

class Test{
    public void f(){
        System.out.println("f method");
    }

    public void g(){
        System.out.println("g method");
    }
}
class Test2{
    public Object invoke(int index, Object o, Object[] ol){
        Test t = (Test) o;
        switch(index){
        case 1:
            t.f();
            return null;
        case 2:
            t.g();
            return null;
        }
        return null;
    }
    //这个方法对Test类中的方法建立索引
    public int getIndex(String signature){
        switch(signature.hashCode()){
        case 3078479:
            return 1;
        case 3108270:
            return 2;
        }
        return -1;
    }
}

上例中,Test2是Test的Fastclass,在Test2中有两个方法getIndex和invoke。

在getIndex方法中对Test的每个方法建立索引,并根据入参(方法名+方法的描述符)来返回相应的索引。

Invoke根据指定的索引,以ol为入参调用对象O的方法。这样就避免了反射调用,提高了效率

三种代理方式之间对比

代理方式 实现 优点 缺点 特点
JDK静态代理 代理类与委托类实现同一接口,并且在代理类中需要硬编码接口 实现简单,容易理解 代理类需要硬编码接口,在实际应用中可能会导致重复编码,浪费存储空间并且效率很低 好像没啥特点
JDK动态代理 代理类与委托类实现同一接口,主要是通过代理类实现InvocationHandler并重写invoke方法来进行动态代理的,在invoke方法中将对方法进行增强处理 不需要硬编码接口,代码复用率高 只能够代理实现了接口的委托类 底层使用反射机制进行方法的调用
CGLIB动态代理 代理类将委托类作为自己的父类并为其中的非final委托方法创建两个方法,一个是与委托方法签名相同的方法,它在方法中会通过super调用委托方法;另一个是代理类独有的方法。在代理方法中,它会判断是否存在实现了MethodInterceptor接口的对象,若存在则将调用intercept方法对委托方法进行代理 可以在运行时对类或者是接口进行增强操作,且委托类无需实现接口 不能对final类以及final方法进行代理 底层将方法全部存入一个数组中,通过数组索引直接进行方法调用

问题

CGlib比JDK快?

  • 使用CGLiB实现动态代理,CGLib底层采用ASM字节码生成框架,使用字节码技术生成代理类, 在jdk6之前比使用Java反射效率要高。唯一需要注意的是,CGLib不能对声明为final的方法进行代理, 因为CGLib原理是动态生成被代理类的子类。
  • 在jdk6、jdk7、jdk8逐步对JDK动态代理优化之后,在调用次数较少的情况下,JDK代理效率高于CGLIB代理效率。只有当进行大量调用的时候,jdk6和jdk7比CGLIB代理效率低一点,但是到jdk8的时候,jdk代理效率高于CGLIB代理,总之,每一次jdk版本升级,jdk代理效率都得到提升,而CGLIB代理消息确有点跟不上步伐。

Spring如何选择用JDK还是CGLIB?

  • 当Bean实现接口时,Spring就会用JDK的动态代理。
  • 当Bean没有实现接口时,Spring使用CGlib实现。
  • 可以强制使用CGlib
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