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一、什么是代理模式
为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。
二、为什么使用代理模式
中介隔离：在某些情况下，一个客户类不想或者不能直接引用一个委托对象，而代理类对象可以在客户类和委托对象之间起到中介的作用，其特征是代理类和委托类实现相同的接口。
开闭原则，增加功能代理类除了是客户类和委托类的中介之外，我们还可以通过给代理类增加额外的功能来扩展委托类的功能，这样做我们只需要修改代理类而不需要再修改委托类，符合代码设计的开闭原则。代理类主要负责为委托类预处理消息、过滤消息、把消息转发给委托类，以及事后对返回结果的处理等。代理类本身并不真正实现服务，而是同过调用委托类的相关方法，来提供特定的服务。真正的业务功能还是由委托类来实现，但是可以在业务功能执行的前后加入一些公共的服务。例如我们想给项目加入缓存、日志这些功能，我们就可以使用代理类来完成，而没必要打开已经封装好的委托类。
三、代理模式实现原理
代理模式主要包含三个角色，即抽象主题角色(Subject)、委托类角色(被代理角色，Proxied)以及代理类角色(Proxy)，如上图所示：
抽象主题角色:可以是接口，也可以是抽象类；
委托类角色：真实主题角色，业务逻辑的具体执行者；
代理类角色：内部含有对真实对象RealSubject的引用，负责对真实主题角色的调用，并在真实主题角色处理前后做预处理和后处理。
四、代理模式应用场景
SpringAop、日志收集、权限控制、过滤器、RPC远程调用
五、代理模式创建的方式
静态代理和动态代理
六、静态代理
静态代理是由程序员创建或工具生成代理类的源码，再编译代理类。
所谓静态也就是在程序运行前就已经存在代理类的字节码文件，代理类和委托类的关系在运行前就确定了。
一句话，自己手写代理类就是静态代理。
1. 基于接口实现方式
public interface OrderService {
void order();
}
public class OrderServiceImpl implements OrderService {
public void order() {
System.out.println("用户下单操作..");
}
}
public class OrderServiceProxy implements OrderService {
/**
* 代理对象
*/
private OrderService proxiedOrderService;
public OrderServiceProxy(OrderService orderService) {
this.proxiedOrderService=orderService;
}
public void order() {
System.out.println("日志收集开始..");
proxiedOrderService.order();
System.out.println("日志收集结束..");
}
}
public class ClientTest {
public static void main(String[] args) {
OrderService orderService = new OrderServiceProxy(new OrderServiceImpl());
orderService.order();
}
}
2. 接口继承方式实现
public interface OrderService {
void order();
}
public class OrderServiceImpl implements OrderService {
public void order() {
System.out.println("用户下单操作..");
}
}
public class OrderServiceProxy extends OrderServiceImpl {
public void order() {
System.out.println("日志收集开始..");
super.order();
System.out.println("日志收集结束..");
}
}
public class ClientTest {
public static void main(String[] args) {
OrderService orderService = new OrderServiceProxy();
orderService.order();
}
}
七、动态代理
动态代理是在实现阶段不用关心代理类，而在运行阶段才指定哪一个对象。
动态代理类的源码是在程序运行期间由JVM根据反射等机制动态的生成 。
1. JDK动态代理
JDK动态代理的一般步骤如下：
1.创建被代理的接口和类；
2.实现InvocationHandler接口，对目标接口中声明的所有方法进行统一处理；
3.调用Proxy的静态方法，创建代理类并生成相应的代理对象；
public interface OrderService {
void order();
}
public class OrderServiceImpl implements OrderService {
public void order() {
System.out.println("修改数据库订单操作..");
}
}
public class JdkInvocationHandler implements InvocationHandler {
/**
* 目标代理对象
*/
public Object target;
public JdkInvocationHandler(Object target) {
this.target = target;
}
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
System.out.println(">>>日志收集开始>>>>");
// 执行代理对象方法
Object reuslt = method.invoke(target, args);
System.out.println(">>>日志收集结束>>>>");
return reuslt;
}
/**
* 获取代理对象接口
*
* @param <T>
* @return
*/
public <T> T getProxy() {
return (T) Proxy.newProxyInstance(target.getClass().getClassLoader(), target.getClass().getInterfaces(), this);
}
}
public class ClientTest {
public static void main(String[] args) {
JdkInvocationHandler jdkInvocationHandler = new JdkInvocationHandler(new OrderServiceImpl());
OrderService proxy = jdkInvocationHandler.getProxy();
proxy.order();
}
}
1.1 原理分析
- 获取代理的生成的class文件
System.getProperties().put("sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles", "true");
- 使用反编译工具该Proxy0.class
注意：继承了Proxy类，实现了代理的接口，由于java不能多继承，这里已经继承了Proxy类了，不能再继承其他的类，所以JDK的动态代理不支持对实现类的代理，只支持接口的代理。
2. CGLIB动态代理
Cglib是一个强大的，高性能，高质量的代码生成类库。它可以在运行期扩展JAVA类与实现JAVA接口。其底层实现是通过ASM字节码处理框架来转换字节码并生成新的类。大部分功能实际上是ASM所提供的，Cglib只是封装了ASM，简化了ASM操作，实现了运行期生成新的class。
2.1 CGLIB原理
运行时动态的生成一个被代理类的子类（通过ASM字节码处理框架实现），子类重写了被代理类中所有非final的方法。在子类中采用方法拦截的技术拦截所有父类方法的调用，顺势植入横切逻辑。
2.2 CGLIB优缺点
优点：JDK动态代理要求被代理的类必须实现接口，当需要代理的类没有实现接口时Cglib代理是一个很好的选择。另一个优点是Cglib动态代理比使用java反射的JDK动态代理要快
缺点：对于被代理类中的final方法，无法进行代理，因为子类中无法重写final函数
2.4 CGLIB 代理实现
实现MethodInterceptor接口的intercept方法后，所有生成的代理方法都调用这个方法。
intercept方法的具体参数有
- obj 目标类的实例
- method 目标方法实例（通过反射获取的目标方法实例）
- args 目标方法的参数
- proxy 代理类的实例
该方法的返回值就是目标方法的返回值。
public interface OrderService {
void order();
}
public class OrderServiceImpl implements OrderService {
public void order() {
System.out.println("用户下单操作...");
}
}
public class CglibMethodInterceptor implements MethodInterceptor {
public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {
System.out.println("<<<<<日志收集开始...>>>>>>>");
Object reuslt = proxy.invokeSuper(obj, args);
System.out.println("<<<<<日志收集结束...>>>>>>>");
return reuslt;
}
}
public class ClientTest {
public static void main(String[] args) {
System.setProperty(DebuggingClassWriter.DEBUG_LOCATION_PROPERTY, "D:\\code");
CglibMethodInterceptor cglibMethodInterceptor = new CglibMethodInterceptor();
Enhancer enhancer = new Enhancer();
// 设置代理类的父类
enhancer.setSuperclass(OrderServiceImpl.class);
// 设置回调对象
enhancer.setCallback(cglibMethodInterceptor);
// 创建代理对象
OrderServiceImpl orderServiceImpl = (OrderServiceImpl) enhancer.create();
orderServiceImpl.order();
}
}
2.5 Maven依赖
<dependencies>
<dependency>
<groupId>cglib</groupId>
<artifactId>cglib</artifactId>
<version>3.2.12</version>
</dependency>
</dependencies>
3. 静态代理与动态代理区别
静态代理需要自己写代理类，而动态代理不需要写代理类。
4. JDK动态代理与CGLIB实现区别
JDK动态代理底层实现:
JDK的动态代理使用Java的反射技术生成动态代理类，只能代理实现了接口的类， 没有实现接口的类不能实现动态代理。
CGLIB动态代理底层实现:
运行时动态的生成一个被代理类的子类（通过ASM字节码处理框架实现），子类重写了被代理类中所有非final的方法，在子类中采用方法拦截的技术拦截所有父类方法的调用，不需要被代理类对象实现接口，从而CGLIB动态代理效率比Jdk动态代理反射技术效率要高。
5. 使用AOP拦截Controller所有请求日志
@Aspect
@Component
@Slf4j
public class AopLogAspect {
// 申明一个切点 里面是 execution表达式
@Pointcut("execution(* com.demo.controller.*.*(..))")
private void serviceAspect() {
}
// 请求method前打印内容
@Before(value = "serviceAspect()")
public void methodBefore(JoinPoint joinPoint) {
ServletRequestAttributes requestAttributes = (ServletRequestAttributes) RequestContextHolder
.getRequestAttributes();
HttpServletRequest request = requestAttributes.getRequest();
// 打印请求内容
log.info("===============请求内容===============");
log.info("请求地址:" + request.getRequestURL().toString());
log.info("请求方式:" + request.getMethod());
log.info("请求类方法:" + joinPoint.getSignature());
log.info("请求类方法参数:" + Arrays.toString(joinPoint.getArgs()));
log.info("===============请求内容===============");
}
// 在方法执行完结后打印返回内容
@AfterReturning(returning = "o", pointcut = "serviceAspect()")
public void methodAfterReturing(Object o) {
log.info("--------------返回内容----------------");
log.info("Response内容:" + o.toString());
log.info("--------------返回内容----------------");
}
}
6. Maven依赖信息
<parent>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
<version>2.0.1.RELEASE</version>
</parent>
<dependencies>
<dependency>
<groupId>cglib</groupId>
<artifactId>cglib</artifactId>
<version>3.2.12</version>
</dependency>
<!-- sprinboot web -->
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.projectlombok</groupId>
<artifactId>lombok</artifactId>
<version>1.16.10</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>commons-lang</groupId>
<artifactId>commons-lang</artifactId>
<version>2.6</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-aop</artifactId>
</dependency>
</dependencies>
八、纯手写JDK动态代理
1. JDK动态代理原理分析
-
在使用jdk动态代理的时候，必须要实现InvocationHandler接口，invoke方法
Invoke 方法中该三个参数分别表示为: 代理对象、被代理执行的方法、参数 -
使用jdk动态代理获取代理类对象（JDK自动生成代理类） $Proxy0.class
2. 纯手写动态代理分析
- 创建代理类$Proxy0源代码文件实现被代理的接口。
public final class $Proxy0 extends java.lang.reflect.Proxy implements com.demo.service.OrderService
- 使用JavaCompiler技术编译该
P
r
o
x
y
0
文
件
获
取
到
Proxy0文件获取到
Proxy0文件获取到Proxy0.class - 使用ClassLoader将该$Proxy0.class加入到当前JVM内存中
ClassLoader 顾名思义就是类加载器,ClassLoader 作用：
负责将 Class 加载到 JVM 中
审查每个类由谁加载（父优先的等级加载机制）
将 Class 字节码重新解析成 JVM 统一要求的对象格式
3. JDK动态代理的简单实现
public interface MyExtInvocationHandler {
/**
* 纯手写模拟 jdk动态模拟 InvocationHandler接口
*
* @param proxy
* @param method
* @param args
* @return
* @throws Throwable
*/
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws InvocationTargetException, IllegalAccessException;
}
public class ExtJdkInvocationHandler implements MyExtInvocationHandler {
/**
* 目标执行对象 (被代理的对象)
*/
private Object target;
public ExtJdkInvocationHandler(Object target) {
this.target = target;
}
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws InvocationTargetException, IllegalAccessException {
System.out.println("纯手写JDK动态代理日志拦截开始>>>>>");
Object result = method.invoke(target, args);// 执行代理对象的方法
System.out.println("纯手写JDK动态代理日志拦截结束>>>>>");
return result;
}
// /**
// * 获取代理对象
// *
// * @param <T>
// * @return
// */
public <T> T getProxy() {
return (T) new $Proxy0(this);
}
}
public class $Proxy0 implements OrderService {
private MyExtInvocationHandler h;
/**
* 使用构造函数传递myExtInvocationHandler
*
* @param myExtInvocationHandler
*/
public $Proxy0(MyExtInvocationHandler myExtInvocationHandler) {
this.h = myExtInvocationHandler;
}
@Override
public void order() throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
//传递被代理对象的方法
Method orderMethod = OrderService.class.getMethod("order", new Class[]{});
this.h.invoke(this, orderMethod, null);
}
}
ExtJdkInvocationHandler extJdkInvocationHandler = new ExtJdkInvocationHandler(new OrderServiceImpl());
OrderService proxy = extJdkInvocationHandler.getProxy();
proxy.order();
4. 完全逼真模拟JDK动态代理
public interface MyExtInvocationHandler {
/**
* 纯手写模拟 jdk动态模拟 InvocationHandler接口
*
* @param proxy
* @param method
* @param args
* @return
* @throws Throwable
*/
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws InvocationTargetException, IllegalAccessException;
}
public class JavaClassLoader extends ClassLoader {
private File classPathFile;
public JavaClassLoader(){
// String classPath=JavaClassLoader.class.getResource("").getPath();
String classPath="D:\\code";
this.classPathFile=new File(classPath);
}
@Override
public Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
String className= JavaClassLoader.class.getPackage().getName()+"."+name;
if(classPathFile!=null){
File classFile=new File(classPathFile,name.replaceAll("\\.","/")+".class");
if(classFile.exists()){
FileInputStream in=null;
ByteArrayOutputStream out=null;
try {
in=new FileInputStream(classFile);
out=new ByteArrayOutputStream();
byte[] buff=new byte[1024];
int len;
while ((len=in.read(buff))!=-1){
out.write(buff,0,len);
}
return defineClass(className,out.toByteArray(),0,out.size());
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}finally {
if(in!=null){
try {
in.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
if(out!=null){
try {
out.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}
return null;
}
}
public class ExtJdkInvocationHandler implements MyExtInvocationHandler {
/**
* 目标执行对象 (被代理的对象)
*/
private Object target;
public ExtJdkInvocationHandler(Object target) {
this.target = target;
}
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws InvocationTargetException, IllegalAccessException {
System.out.println("纯手写JDK动态代理日志拦截开始>>>>>");
Object result = method.invoke(target, args);// 执行代理对象的方法
System.out.println("纯手写JDK动态代理日志拦截结束>>>>>");
return result;
}
// /**
// * 获取代理对象
// *
// * @param <T>
// * @return
// */
public <T> T getProxy() {
return (T) MyProxy.newProxyInstance(new JavaClassLoader(), OrderService.class, this);
}
}
public class MyProxy {
static String rt = "\r\t";
/**
* @param classInfo 被代理实现的接口信息 <br>
* @param h
* @return
*/
public static Object newProxyInstance(JavaClassLoader javaClassLoader, Class classInfo, MyExtInvocationHandler h) {
try {
// 1.创建代理类java源码文件,写入到硬盘中..
Method[] methods = classInfo.getMethods();
String proxyClass = "package com.demo.ext.jdk.proxy;" + rt
+ "import java.lang.reflect.Method;" + rt
+ "import com.demo.ext.jdk.proxy.MyExtInvocationHandler;" + rt
+ "public class $Proxy0 implements " + classInfo.getName() + "{" + rt
+ "MyExtInvocationHandler h;" + rt
+ "public $Proxy0(MyExtInvocationHandler h)" + "{" + rt
+ "this.h= h;" + rt + "}"
+ getMethodString(methods, classInfo) + rt + "}";
// 2. 将代理类源码文件写入硬盘中
String filename = "d:/code/$Proxy0.java";
File f = new File(filename);
FileWriter fw = new FileWriter(f);
fw.write(proxyClass);
fw.flush();
fw.close();
// 3.使用JavaJavaCompiler 编译该$Proxy0源代码 获取class文件
JavaCompiler compiler = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();
StandardJavaFileManager fileMgr = compiler.getStandardFileManager(null, null, null);
Iterable units = fileMgr.getJavaFileObjects(filename);
JavaCompiler.CompilationTask t = compiler.getTask(null, fileMgr, null, null, null, units);
t.call();
fileMgr.close();
//4.使用classClassLoader 将$Proxy0.class读取到内存中...
Class proxy0Class = javaClassLoader.findClass("$Proxy0");
//5.使用java反射机制给函数中赋值
Constructor m = proxy0Class.getConstructor(MyExtInvocationHandler.class);
Object o = m.newInstance(h);
return o;
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
;
}
return null;
}
public static String getMethodString(Method[] methods, Class intf) {
String proxyMe = "";
for (Method method : methods) {
proxyMe += "public void " + method.getName() + "() throws Throwable {" + rt
+ "Method md= " + intf.getName() + ".class.getMethod(\"" + method.getName()
+ "\",new Class[]{});" + rt
+ "this.h.invoke(this,md,null);" + rt + "}" + rt;
}
return proxyMe;
}
}
九、纯手写Spring事务框架
1. 基于JDK动态代理方式实现
public class MyInvocationHandler implements InvocationHandler {
private MyBatisTransaction myBatisTransaction;
private Object target;
public MyInvocationHandler(Object target) {
this.target = target;
myBatisTransaction = SpringUtils.getBean("myBatisTransaction", MyBatisTransaction.class);
}
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
TransactionStatus transactionStatus = null;
try {
transactionStatus = myBatisTransaction.begin();
Object result = method.invoke(target, args);
myBatisTransaction.commit(transactionStatus);
return result;
} catch (Exception e) {
myBatisTransaction.rollBack(transactionStatus);
return "系统出现异常!";
}
}
/**
* 获取代理对象接口
*
* @param <T>
* @return
*/
public <T> T getProxy() {
return (T) Proxy.newProxyInstance(target.getClass().getClassLoader(), target.getClass().getInterfaces(), this);
}
}
@Component
public class MyBatisTransaction {
@Autowired
private DataSourceTransactionManager dataSourceTransactionManager;
/**
* 手动开启
*/
public TransactionStatus begin() {
TransactionStatus transaction = dataSourceTransactionManager.getTransaction(new DefaultTransactionAttribute());
return transaction;
}
/**
* 手动提交
*/
public void commit(TransactionStatus transaction) {
if (transaction != null) {
dataSourceTransactionManager.commit(transaction);
}
}
/**
* 手动回滚
*/
public void rollBack(TransactionStatus transaction) {
if (transaction != null) {
dataSourceTransactionManager.rollback(transaction);
}
}
}
2. 基于AOP方式实现
@Component
@Aspect
public class AopTransaction {
@Autowired
private MyBatisTransaction myBatisTransaction;
// // 异常通知
@AfterThrowing("execution(* com.demo.service.impl.OrderServiceImpl.addOrder(..))")
public void afterThrowing() {
System.out.println("程序已经回滚");
// 获取程序当前事务 进行回滚
TransactionAspectSupport.currentTransactionStatus().setRollbackOnly();
}
// 环绕通知
@Around("execution(* com.demo.service.impl.OrderServiceImpl.addOrder(..))")
public void around(ProceedingJoinPoint proceedingJoinPoint) throws Throwable {
System.out.println("开启事务");
TransactionStatus begin = myBatisTransaction.begin();
proceedingJoinPoint.proceed();
myBatisTransaction.commit(begin);
System.out.println("提交事务");
}
}
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