设计模式——代理模式

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引入案例

计数器的接口

public interface Calculator {
	int add(int i, int j);
	int sub(int i, int j);
	int mul(int i, int j);
	int div(int i, int j);
}
  • 有四个功能 加减乘除

计数器的普通实现类

public class CalculatorImpl implements Calculator {
    @Override
    public int add(int i, int j) {
        int result = i + j;
        System.out.println("方法内部 result = " + result);
        return result;
    }

    @Override
    public int sub(int i, int j) {
        int result = i - j;
        System.out.println("方法内部 result = " + result);
        return result;
    }

    @Override
    public int mul(int i, int j) {
        int result = i * j;
        System.out.println("方法内部 result = " + result);
        return result;
    }

    @Override
    public int div(int i, int j) {
        int result = i / j;
        System.out.println("方法内部 result = " + result);
        return result;
    }
}

带有日志功能的计算机实现类

public class CalculatorLogImpl implements Calculator {
    @Override
    public int add(int i, int j) {
        System.out.println("[日志] add 方法开始了参数是" + i + "," + j);
        int result = i + j;
        System.out.println("方法内部 result = " + result);
        System.out.println("[日志] add 方法结束了结果是" + result);
        return result;
    }

    @Override
    public int sub(int i, int j) {
        System.out.println("[日志] add 方法开始了参数是" + i + "," + j);
        int result = i - j;
        System.out.println("方法内部 result = " + result);
        System.out.println("[日志] add 方法结束了结果是" + result);
        return result;
    }

    @Override
    public int mul(int i, int j) {
        System.out.println("[日志] add 方法开始了参数是" + i + "," + j);
        int result = i * j;
        System.out.println("方法内部 result = " + result);
        System.out.println("[日志] add 方法结束了结果是" + result);
        return result;
    }

    @Override
    public int div(int i, int j) {
        System.out.println("[日志] add 方法开始了参数是" + i + "," + j);
        int result = i / j;
        System.out.println("方法内部 result = " + result);
        System.out.println("[日志] add 方法结束了结果是" + result);
        return result;
    }
}

提出问题

现有代码缺陷 针对带日志功能的实现类我们发现有如下缺陷

  • 对核心业务功能有干扰导致程序员在开发核心业务功能时分散了精力
    • 我们计算机中加减乘除是我们的核心业务日志功能则不是如果在开发计算机还需要去关心日志功能的实现是不好的
  • 附加功能分散在各个业务功能方法中不利于统一维护
    • 我们的每个方法中都需要去写相似的代码很冗余

解决思路

解决这两个问题核心就是解耦。我们需要把附加功能从业务功能代码中抽取出来。

遇到的困难

解决问题的困难要抽取的代码在方法内部靠以前把子类中的重复代码抽取到父类的方式没法解决。所以需要引入新的技术。

  • 把子类重复的代码抽取到父类是我们面对对象的思想但是面对对象是必须抽取一段连续的代码进行封装是纵向继承的
  • 但是类似我们上面的日志功能的代码是分散在代码中是无法通过面对对象的思想进行抽取

代理模式

概念

二十三种设计模式中的一种属于结构型模式。它的作用就是通过提供一个代理类让我们在调用目标方法的时候不再是直接对目标方法进行调用而是通过代理类间接调用。让不属于目标方法核心逻辑的代码从目标方法中剥离出来——解耦。调用目标方法时先调用代理对象的方法减少对目标方法的调用和打扰同时让附加功能能够集中在一起也有利于统一维护。
在这里插入图片描述

生活中的代理

  • 我们去旅游可以直接去买门票也可以找旅游团找旅游团就是代理模式结果最后都是去到一个地方旅游我们找旅游团是包接送和吃饭的

相关术语

  • 代理将非核心逻辑剥离出来以后封装这些非核心逻辑的类、对象、方法。
  • 目标被代理“套用”了非核心逻辑代码的类、对象、方法

静态代理

public class CalculatorStaticProxy  implements Calculator {
    private CalculatorImpl calculator;
    @Override
    public int add(int i, int j) {
        System.out.println("[日志] add 方法开始了参数是" + i + "," + j);
        int result=calculator.add(1,2);
        System.out.println("[日志] add 方法结束了结果是" + result);
        return result;
    }
    @Override
    public int sub(int i, int j) {
        System.out.println("[日志] add 方法开始了参数是" + i + "," + j);
        int result=calculator.sub(1,2);
        System.out.println("[日志] add 方法结束了结果是" + result);
        return result;
    }
}
  • 静态代理确实实现了解耦但是由于代码都写死了完全不具备任何的灵活性。就拿日志功能来说将来其他地方也需要附加日志那还得再声明更多个静态代理类那就产生了大量重复的代码日志功能还是分散的没有统一管理。
  • 提出进一步的需求将日志功能集中到一个代理类中将来有任何日志需求都通过这一个代理类来实现。这就需要使用动态代理技术了。

动态代理

织入的概念

织入Weaving代理的生成时机织入是把切面应用到目标对象并创建新的代理对象的过程切面在指定的连接点被织入到目标对象中。在目标对象的生命周期里有多个点可以进行织入

  • 编译期切面在目标类编译时被织入。这种方式需要特殊的编译器。AspectJ的织入编译器就是以这种方式织入切面的。

  • 类加载器切面在目标类加载到JVM时被织入。这种方式需要特殊的类加载器ClassLoader,它可以在目标类被引入应用之前增强该目标类的字节码。AspectJ5的加载时织入load-timeweaving. LTW就支持以这种方式织入切面。

  • 运行期切面在应用运行的某一时刻被织入。一般情况下在织入切面时AOP容器会为目标对象动态创建一个代理对象。SpringAOP就是以这种方式织入切面的。

image-20230117162400383

此种实现在设计模式上称为动态代理模式在实现的技术手段上都是在 class 代码运行期动态的织入字节码。
我们学习 Spring 框架中的AOP主要基于两种方式JDK 及 CGLIB 的方式。这两种方式的代理目标都是被代理类中的方法在运行期动态的织入字节码生成代理类。

  • CGLIB是Java中的动态代理框架主要作用就是根据目标类和方法动态生成代理类。
  • Java中的动态代理框架几乎都是依赖字节码框架如 ASMJavassist 等)实现的。
  • 字节码框架是直接操作 class 字节码的框架。可以加载已有的class字节码文件信息修改部分信息或动态生成一个 class。

基于JDK的动态代理

**InvocationHandler 接口创建方法调用处理器 **

public class HandlerByJDK implements InvocationHandler {
    private Object target;

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

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
         //                       * proxy代理对象
        //                        * method代理对象需要实现的方法即其中需要重写的方法
        //                        * argsmethod所对应方法的参数
        Object result = null;
        try {
            System.out.println("日志方法" + method.getName() + "参数" + Arrays.toString(args));
            //proxy表示代理对象method表示要执行的方法args表示要执行的方法到的参数列表
            result = method.invoke(target, args);
            System.out.println("日志方法" + method.getName() + "结果" + result);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("日志方法" + method.getName() + "异常" + e);
        } finally {
            System.out.println("日志方法" + method.getName() + "方法执行完毕");
        }
        return result;
    }
}
  • 其中的invoke方法就是为了实现我们代理类中执行方法的重写
    • proxy代理对象
    • method代理对象需要实现的方法即其中需要重写的方法
    • argsmethod所对应方法的参数

产生代理类对象的工厂类

public class ProxyFactoryByJDK {
    private Object target;

    public ProxyFactoryByJDK(Object target) {
        this.target = target;
    }
    public Object getProxyObj(){
//                ClassLoader loader,指定加载动态生成的代理类的类加载器
//                Class<?>[] interfaces,获取目标对象实现的所有接口的class对象的数组
//                InvocationHandler h设置代理对象实现目标对象方法的过程即代理类中如何重写接口中的抽象方法
        ClassLoader classLoader=target.getClass().getClassLoader();
        Class<?>[] interfaces = target.getClass().getInterfaces();
        InvocationHandler handler=new HandlerByJDK(target);
        return Proxy.newProxyInstance(classLoader,interfaces,handler);
    }
}

Proxy.newProxyInstance(classLoader,interfaces,h)——创建一个代理类对象

  • ClassLoader loader,指定加载动态生成的代理类的类加载器
  • Class<?>[] interfaces,获取目标对象实现的所有接口的class对象的数组
  • InvocationHandler 设置代理对象实现目标对象方法的过程即代理类中如何重写接口中的抽象方法,用invoke重写

测试

public class FactoryProxyTest {
    public static void main(String[] args) {
        ProxyFactory proxyFactory=new ProxyFactory(new CalculatorImpl());
        Calculator proxyObj =(Calculator) proxyFactory.getProxyObj();//利用对应的接口类型进行接收
        proxyObj.add(1,2);
    }
}
//输出结果
日志方法add参数[1, 2]
方法内部 result = 3
日志方法add结果3
日志方法add方法执行完毕
  • 一定要用被代理对象的父类接口来接收对象

基于Cglib的动态代理

要被代理的类

public class UserService {
    public void service(){
        System.out.println("在方法内部——正在服务");
    }
}

实现MethodInterceptor接口的类

public class InterceptorByCglib implements MethodInterceptor {
    private Object target;

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

    @Override
    public Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
        Object result=null;
        try {
            System.out.println("日志方法"+method.getName()+"参数"+ Arrays.toString(objects));
            result = method.invoke(target, objects);
            System.out.println("日志方法"+method.getName()+"结果"+ result);
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
            System.out.println("日志方法"+method.getName()+"异常"+ e);
        }finally {
            System.out.println("日志方法"+method.getName()+"方法执行完毕");
        }
        return result;
    }
}
  • 实现方法拦截器其中的intercept方法就是为了实现我们代理类中执行方法的重写

对应代理类对象的工厂类

public class CglibFactory{
    private Object target;

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

    public Object create(){
        InterceptorByCglib interceptor=new  InterceptorByCglib(target);
        Object o = Enhancer.create(target.getClass(), interceptor);//产生对应的代理对象
        return o;
    }
}

测试

public class CglibTest {
    public static void main(String[] args) {
        UserService userService=new UserService();
        CglibFactory cglibFactory=new CglibFactory(userService);
        UserService userService1 = (UserService) cglibFactory.create();
        userService1.service();
    }
}
//输出结果
日志方法service参数[]
在方法内部——正在服务
日志方法service结果null
日志方法service方法执行完毕

JDK 和 CGLIB 的区别

  • JDK 实现要求被代理类必须实现接口之后是通过 InvocationHandler 及 Proxy在运行时动态的在内存中生成了代理类对象该代理对象是通过实现同样的接口实现类似静态代理接口实现的方式只是该代理类是在运行期时动态的织入统一的业务逻辑字节码来完成。
    • 生成的类 在com.sun.proxy包下类名为$proxy加一个数字
  • CGLIB 实现被代理类可以不实现接口是通过继承被代理类在运行时动态的生成代理类对象
    • cglib动态代理最终生成的代理类会继承目标类并且和目标类在相同的包下
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