如何進(jìn)行Java代理設(shè)計(jì)模式的靜態(tài)代理和動(dòng)態(tài)代理實(shí)現(xiàn)

今天就跟大家聊聊有關(guān)如何進(jìn)行Java代理設(shè)計(jì)模式的靜態(tài)代理和動(dòng)態(tài)代理實(shí)現(xiàn)，可能很多人都不太了解，為了讓大家更加了解，小編給大家總結(jié)了以下內(nèi)容，希望大家根據(jù)這篇文章可以有所收獲。

面試問題：Java里的代理設(shè)計(jì)模式一共有幾種實(shí)現(xiàn)方式？這個(gè)題目很像孔乙己問“茴香豆的茴字有哪幾種寫法？”

所謂代理模式，是指客戶端(Client)并不直接調(diào)用實(shí)際的對(duì)象(下圖右下角的RealSubject)，而是通過調(diào)用代理(Proxy)，來間接的調(diào)用實(shí)際的對(duì)象。

代理模式的使用場(chǎng)合，一般是由于客戶端不想直接訪問實(shí)際對(duì)象，或者訪問實(shí)際的對(duì)象存在技術(shù)上的障礙，因而通過代理對(duì)象作為橋梁，來完成間接訪問。

實(shí)現(xiàn)方式一：靜態(tài)代理

開發(fā)一個(gè)接口IDeveloper，該接口包含一個(gè)方法writeCode，寫代碼。

public interface IDeveloper {     public void writeCode();
}

創(chuàng)建一個(gè)Developer類，實(shí)現(xiàn)該接口。

public class Developer implements IDeveloper{    private String name;    public Developer(String name){        this.name = name;
    }    @Override
    public void writeCode() {
        System.out.println("Developer " + name + " writes code");
    }
}

測(cè)試代碼：創(chuàng)建一個(gè)Developer實(shí)例，名叫Jerry，去寫代碼！

public class DeveloperTest {    public static void main(String[] args) {
        IDeveloper jerry = new Developer("Jerry");
        jerry.writeCode();
    }
}

現(xiàn)在問題來了。Jerry的項(xiàng)目經(jīng)理對(duì)Jerry光寫代碼，而不維護(hù)任何的文檔很不滿。假設(shè)哪天Jerry休假去了，其他的程序員來接替Jerry的工作，對(duì)著陌生的代碼一臉問號(hào)。經(jīng)全組討論決定，每個(gè)開發(fā)人員寫代碼時(shí)，必須同步更新文檔。

為了強(qiáng)迫每個(gè)程序員在開發(fā)時(shí)記著寫文檔，而又不影響大家寫代碼這個(gè)動(dòng)作本身, 我們不修改原來的Developer類，而是創(chuàng)建了一個(gè)新的類，同樣實(shí)現(xiàn)IDeveloper接口。這個(gè)新類DeveloperProxy內(nèi)部維護(hù)了一個(gè)成員變量，指向原始的IDeveloper實(shí)例：

public class DeveloperProxy implements IDeveloper{    private IDeveloper developer;    public DeveloperProxy(IDeveloper developer){        this.developer = developer;
    }    @Override
    public void writeCode() {
        System.out.println("Write documentation...");        this.developer.writeCode();
    }
}

這個(gè)代理類實(shí)現(xiàn)的writeCode方法里，在調(diào)用實(shí)際程序員writeCode方法之前，加上一個(gè)寫文檔的調(diào)用，這樣就確保了程序員寫代碼時(shí)都伴隨著文檔更新。

測(cè)試代碼：

靜態(tài)代理方式的優(yōu)點(diǎn)

1. 易于理解和實(shí)現(xiàn)

2. 代理類和真實(shí)類的關(guān)系是編譯期靜態(tài)決定的，和下文馬上要介紹的動(dòng)態(tài)代理比較起來，執(zhí)行時(shí)沒有任何額外開銷。

靜態(tài)代理方式的缺點(diǎn)

每一個(gè)真實(shí)類都需要一個(gè)創(chuàng)建新的代理類。還是以上述文檔更新為例，假設(shè)老板對(duì)測(cè)試工程師也提出了新的要求，讓測(cè)試工程師每次測(cè)出bug時(shí)，也要及時(shí)更新對(duì)應(yīng)的測(cè)試文檔。那么采用靜態(tài)代理的方式，測(cè)試工程師的實(shí)現(xiàn)類ITester也得創(chuàng)建一個(gè)對(duì)應(yīng)的ITesterProxy類。

public interface ITester {    public void doTesting();
}
Original tester implementation class:public class Tester implements ITester {    private String name;    public Tester(String name){        this.name = name;
    }    @Override
    public void doTesting() {
        System.out.println("Tester " + name + " is testing code");
    }
}public class TesterProxy implements ITester{    private ITester tester;    public TesterProxy(ITester tester){        this.tester = tester;
    }    @Override
    public void doTesting() {
        System.out.println("Tester is preparing test documentation...");
        tester.doTesting();
    }
}

正是因?yàn)橛辛遂o態(tài)代碼方式的這個(gè)缺點(diǎn)，才誕生了Java的動(dòng)態(tài)代理實(shí)現(xiàn)方式。

Java動(dòng)態(tài)代理實(shí)現(xiàn)方式一：InvocationHandler

InvocationHandler的原理我曾經(jīng)專門寫文章介紹過： Java動(dòng)態(tài)代理之InvocationHandler最簡單的入門教程

通過InvocationHandler, 我可以用一個(gè)EnginnerProxy代理類來同時(shí)代理Developer和Tester的行為。

public class EnginnerProxy implements InvocationHandler {
    Object obj;    public Object bind(Object obj)
    {        this.obj = obj;        return Proxy.newProxyInstance(obj.getClass().getClassLoader(), obj
        .getClass().getInterfaces(), this);
    }    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
    throws Throwable    {
        System.out.println("Enginner writes document");
        Object res = method.invoke(obj, args);        return res;
    }
}

真實(shí)類的writeCode和doTesting方法在動(dòng)態(tài)代理類里通過反射的方式進(jìn)行執(zhí)行。

測(cè)試輸出：

通過InvocationHandler實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)代理的局限性

假設(shè)有個(gè)產(chǎn)品經(jīng)理類(ProductOwner) 沒有實(shí)現(xiàn)任何接口。

public class ProductOwner {    private String name;    public ProductOwner(String name){        this.name = name;
    }    public void defineBackLog(){
        System.out.println("PO: " + name + " defines Backlog.");
    }
}

我們?nèi)匀徊扇nginnerProxy代理類去代理它，編譯時(shí)不會(huì)出錯(cuò)。運(yùn)行時(shí)會(huì)發(fā)生什么事？

ProductOwner po = new ProductOwner("Ross");
ProductOwner poProxy = (ProductOwner) new EnginnerProxy().bind(po);
poProxy.defineBackLog();

運(yùn)行時(shí)報(bào)錯(cuò)。所以局限性就是：如果被代理的類未實(shí)現(xiàn)任何接口，那么不能采用通過InvocationHandler動(dòng)態(tài)代理的方式去代理它的行為。

Java動(dòng)態(tài)代理實(shí)現(xiàn)方式二：CGLIB

CGLIB是一個(gè)Java字節(jié)碼生成庫，提供了易用的API對(duì)Java字節(jié)碼進(jìn)行創(chuàng)建和修改。關(guān)于這個(gè)開源庫的更多細(xì)節(jié)，請(qǐng)移步至CGLIB在github上的倉庫： https://github.com/cglib/cglib

我們現(xiàn)在嘗試用CGLIB來代理之前采用InvocationHandler沒有成功代理的ProductOwner類(該類未實(shí)現(xiàn)任何接口)。

現(xiàn)在我改為使用CGLIB API來創(chuàng)建代理類：

public class EnginnerCGLibProxy {
    Object obj;    public Object bind(final Object target)
    {        this.obj = target;
        Enhancer enhancer = new Enhancer();
        enhancer.setSuperclass(obj.getClass());
        enhancer.setCallback(new MethodInterceptor() {            @Override
            public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args,
            MethodProxy proxy) throws Throwable            {
                System.out.println("Enginner 2 writes document");
                Object res = method.invoke(target, args);                return res;
            }
        }
        );        return enhancer.create();
    }
}

測(cè)試代碼：

ProductOwner ross = new ProductOwner("Ross");
ProductOwner rossProxy = (ProductOwner) new EnginnerCGLibProxy().bind(ross);
rossProxy.defineBackLog();

盡管ProductOwner未實(shí)現(xiàn)任何代碼，但它也成功被代理了：

用CGLIB實(shí)現(xiàn)Java動(dòng)態(tài)代理的局限性

如果我們了解了CGLIB創(chuàng)建代理類的原理，那么其局限性也就一目了然。我們現(xiàn)在做個(gè)實(shí)驗(yàn)，將ProductOwner類加上final修飾符，使其不可被繼承：

再次執(zhí)行測(cè)試代碼，這次就報(bào)錯(cuò)了： Cannot subclass final class XXXX。

所以通過CGLIB成功創(chuàng)建的動(dòng)態(tài)代理，實(shí)際是被代理類的一個(gè)子類。那么如果被代理類被標(biāo)記成final，也就無法通過CGLIB去創(chuàng)建動(dòng)態(tài)代理。

Java動(dòng)態(tài)代理實(shí)現(xiàn)方式三：通過編譯期提供的API動(dòng)態(tài)創(chuàng)建代理類

假設(shè)我們確實(shí)需要給一個(gè)既是final，又未實(shí)現(xiàn)任何接口的ProductOwner類創(chuàng)建動(dòng)態(tài)代碼。除了InvocationHandler和CGLIB外，我們還有最后一招：

我直接把一個(gè)代理類的源代碼用字符串拼出來，然后基于這個(gè)字符串調(diào)用JDK的Compiler（編譯期）API，動(dòng)態(tài)的創(chuàng)建一個(gè)新的.java文件，然后動(dòng)態(tài)編譯這個(gè).java文件，這樣也能得到一個(gè)新的代理類。

測(cè)試成功：

我拼好了代碼類的源代碼，動(dòng)態(tài)創(chuàng)建了代理類的.java文件，能夠在Eclipse里打開這個(gè)用代碼創(chuàng)建的.java文件，

下圖是如何動(dòng)態(tài)創(chuàng)建ProductPwnerSCProxy.java文件:

下圖是如何用JavaCompiler API動(dòng)態(tài)編譯前一步動(dòng)態(tài)創(chuàng)建出的.java文件，生成.class文件：

下圖是如何用類加載器加載編譯好的.class文件到內(nèi)存：

看完上述內(nèi)容，你們對(duì)如何進(jìn)行Java代理設(shè)計(jì)模式的靜態(tài)代理和動(dòng)態(tài)代理實(shí)現(xiàn)有進(jìn)一步的了解嗎？如果還想了解更多知識(shí)或者相關(guān)內(nèi)容，請(qǐng)關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道，感謝大家的支持。