詳解設(shè)計(jì)模式之代理模式
設(shè)計(jì)模式已經(jīng)跟大家分享很多了常見(jiàn)的模式了，感興趣的小伙伴可以再回顧一下，鞏固一下理解。
這次要跟大家分享的是設(shè)計(jì)模式中三大類創(chuàng)建型中的代理模式，代理模式在業(yè)務(wù)場(chǎng)景上我們可能不會(huì)經(jīng)常用到，但是面試官卻會(huì)經(jīng)常問(wèn)一個(gè)問(wèn)題?
請(qǐng)你跟我講講Spring里面AOP的代理模式?jdk的代理模式和cglib的代理模式又啥區(qū)別?
清楚和不清楚的同學(xué)都可以接著向下看，一定會(huì)有收獲。
言歸正傳，接下來(lái)開(kāi)始一步一步分析一下代理模式。
定義以及目的
首先代理模式可以分為多種類型
- 遠(yuǎn)程代理：就是將工作委托給遠(yuǎn)程對(duì)象(不同的服務(wù)器，或者不同的進(jìn)程)來(lái)完成。常見(jiàn)的是用在web Service中。還有就是我們的RPC調(diào)用也可以理解為一種遠(yuǎn)程代理。
- 保護(hù)代理：該模式主要進(jìn)行安全/權(quán)限檢查。(接觸很少)
- 緩存代理：這個(gè)很好理解，就是通過(guò)存儲(chǔ)來(lái)加速調(diào)用，比如Sping中的@Cacheable方法，緩存特定的參數(shù)獲取到的結(jié)果，當(dāng)下次相同參數(shù)調(diào)用該方法，直接從緩存中返回?cái)?shù)據(jù)。
- 虛擬代理：這種代理主要是為方法增加功能，比如記錄一些性能指標(biāo)等，或進(jìn)行延遲初始化
上面只是我們作為了解的概念，接下來(lái)再看看代理模式有哪些部分構(gòu)成。
- Subject(共同接口)：客戶端使用的現(xiàn)有接口
- RealSubject(真實(shí)對(duì)象)：真實(shí)對(duì)象的類
- ProxySubject(代理對(duì)象)：代理類
從圖中可以看出其實(shí)整個(gè)接口還是很簡(jiǎn)單，就是一個(gè)真實(shí)對(duì)象以及代理對(duì)象。
- 目的：提供一個(gè)實(shí)際代理對(duì)象，以便更好的控制實(shí)際對(duì)象。以上定義來(lái)自《設(shè)計(jì)模式之美》
代碼舉例實(shí)現(xiàn)
為了方便理解，還是舉一個(gè)例子，不知道大家在讀初中或者高中是否經(jīng)歷過(guò)傳小紙條的過(guò)程，假如現(xiàn)在同學(xué)A 對(duì)同學(xué)C有一些話想聊(比如放學(xué)相約一起打游戲)但是因?yàn)楝F(xiàn)在是上課時(shí)間，又不能大聲說(shuō)，同學(xué)A和同學(xué)C之間坐了一個(gè)同學(xué)B，所以現(xiàn)在同學(xué)A只能是先找到同學(xué)B把紙條給它，讓他轉(zhuǎn)告同學(xué)C，但是去玩還是不是不去玩，那還是只能真正的同學(xué)C自己才能決定。
所以代理模式可以理解為 同學(xué)B是同學(xué)的C的代理，同學(xué)A要找同學(xué)C，只能找到同學(xué)B，通過(guò)同學(xué)B轉(zhuǎn)達(dá)同學(xué)C，同時(shí)將同學(xué)的C的執(zhí)行結(jié)果反饋給同學(xué)A。
說(shuō)完了例子還是具體看看代碼的實(shí)現(xiàn)吧
- public interface Subject {
- // 共同的接口
- void doSomething();
- }
定義一個(gè)共同的接口(即大家要做的事請(qǐng)：放學(xué)一起打游戲)
- public class RealSubject implements Subject {
- // 真實(shí)對(duì)象
- @Override
- public void doSomething() {
- System.out.println("放學(xué)去打游戲");
- }
- }
構(gòu)建一個(gè)真實(shí)對(duì)象，即例子中的同學(xué)C
- public class ProxySubject implements Subject {
- private RealSubject realSubject;
- public ProxySubject(RealSubject realSubject) {
- this.realSubject = realSubject;
- }
- public ProxySubject() throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException {
- this.realSubject = (RealSubject) this.getClass().getClassLoader().loadClass("com.ao.bing.demo.proxyPattern.RealSubject").newInstance();
- }
- @Override
- public void doSomething() {
- realSubject.doSomething();
- }
- public static void main(String[] args) {
- try {
- // 第一種方式
- new ProxySubject().doSomething();
- // 打印結(jié)果： 放學(xué)去打游戲
- } catch (Exception e) {
- // 異常情況，代理失敗，
- // 傳紙條的被老師抓了。或者同學(xué)C不在座位上了 等異常情況
- }
- // 第二種方式
- new ProxySubject(new RealSubject()).doSomething();
- // 打印結(jié)果： 放學(xué)去打游戲
- }
- }
構(gòu)建代理對(duì)象，即同學(xué)B，那么可以看到同學(xué)A并沒(méi)有真實(shí)接觸到同學(xué)C，通過(guò)同學(xué)B對(duì)同學(xué)C的代理就能知道同學(xué)C放學(xué)能不能跟他一起去打游戲
在Main方法里面，有兩種方式來(lái)調(diào)用真實(shí)對(duì)象
- 第一種：采用類加載器形式，去加載實(shí)列對(duì)象，這樣我們就不同關(guān)心到底什么時(shí)候需要真實(shí)的實(shí)列化對(duì)象
- 第二種：通過(guò)傳值的形式，把實(shí)列化對(duì)象傳過(guò)來(lái)。(理解為裝飾器模式了)
這里大家要區(qū)別一下，代理模式是提供完全相同的接口，而裝飾器模式是為了增強(qiáng)接口。
靜態(tài)代理、動(dòng)態(tài)代理和cglib代理分析
靜態(tài)代理
在上面的舉的列子實(shí)現(xiàn)其實(shí)就是靜態(tài)代理，大家可以看到整體也比較簡(jiǎn)單。但是它的缺點(diǎn)也很明顯
靜態(tài)代理需要為每一個(gè)對(duì)象都創(chuàng)建一個(gè)代理類，增加了維護(hù)成本以及開(kāi)發(fā)成本，那么為了解決這個(gè)問(wèn)題，動(dòng)態(tài)代理就出來(lái)了，不要再固定為每一個(gè)需要代理的類而創(chuàng)建一個(gè)代理類
動(dòng)態(tài)代理
動(dòng)態(tài)代理合理的避免了靜態(tài)代理的那種方式，不用事先為要代理的類而構(gòu)建好代理類。而是在運(yùn)行時(shí)通過(guò)反射機(jī)制創(chuàng)建。
在寫(xiě)動(dòng)態(tài)代理事需要理解兩個(gè)東西：Proxy 可以理解為就是調(diào)度器，InvocationHandler 增強(qiáng)服務(wù)接口可以理解為代理器。所以我個(gè)人理解動(dòng)態(tài)代理其實(shí)就是一種行為的監(jiān)聽(tīng)。
具體的代碼實(shí)現(xiàn)舉一個(gè)例子：螳螂捕蟬，通過(guò)通過(guò)螳螂監(jiān)聽(tīng)到蟬的動(dòng)作。方便后面講到多級(jí)代理模式。
- public interface BaseService {
- void mainService();
- }
- public class Cicada implements BaseService {
- @Override
- public void mainService() {
- System.out.println("主要業(yè)務(wù)，以蟬為例，當(dāng)蟬出現(xiàn)業(yè)務(wù)調(diào)用時(shí)，螳螂監(jiān)聽(tīng)到");
- }
- }
創(chuàng)建共同接口，以及真實(shí)對(duì)象蟬
- public class PrayingMantis implements InvocationHandler {
- private BaseService baseService;
- // 這里采用的是構(gòu)建傳參數(shù)，可以用反射，舉的第一個(gè)例子有樣式代碼
- public PrayingMantis(BaseService baseService) {
- this.baseService = baseService;
- }
- // 螳螂主要業(yè)務(wù)，也就是監(jiān)聽(tīng)對(duì)象
- @Override
- public Object invoke(Object listener, Method method, Object[] args) throws Throwable {
- method.invoke(baseService,args);
- secondaryMain();
- return null;
- }
- // 這里理解增強(qiáng)業(yè)務(wù)，即我們可以在實(shí)現(xiàn)InvocationHandler里面添加其他的業(yè)務(wù)，比如日志等等。
- private void secondaryMain(){
- System.out.println("螳螂捕蟬 - 次要業(yè)務(wù)");
- }
- }
創(chuàng)建螳螂類，監(jiān)聽(tīng)著蟬的類的動(dòng)作
- public class BeanFactory {
- public static BaseService newInstanc(Class classFile) {
- // 1. 創(chuàng)建蟬，真實(shí)類對(duì)象
- BaseService trueCicada = new Cicada();
- // 2.創(chuàng)建代理類 螳螂
- InvocationHandler prayingMantis = new PrayingMantis(trueCicada);
- // 3.向Jvm索要代理對(duì)象 其實(shí)就是監(jiān)聽(tīng)的對(duì)象，
- Class classArray[] = {BaseService.class};
- BaseService baseService = (BaseService) Proxy.newProxyInstance(classFile.getClassLoader(), classArray, prayingMantis);
- return baseService;
- }
- // 測(cè)試Demo
- public static void main(String[] args) {
- BaseService baseService = newInstanc(Cicada.class);
- baseService.mainService();
- // 測(cè)試結(jié)果 ：主要業(yè)務(wù)
- // 螳螂捕蟬 - 次要業(yè)務(wù)
- }
- }
通過(guò)結(jié)果可以看出當(dāng)蟬主要業(yè)務(wù)發(fā)生調(diào)用時(shí)，螳螂能監(jiān)聽(tīng)到蟬的業(yè)務(wù)并且能處理其他業(yè)務(wù)邏輯，這也就是Spring里面AOP為什么能處理日志切面等。
代理的本質(zhì)：
- 我認(rèn)為其實(shí)就是一種行為的監(jiān)聽(tīng)，對(duì)代理對(duì)象($proxy InvocationHandler)的一種監(jiān)聽(tīng)行為。
代理模式組成：
- 接口：聲明需要被監(jiān)聽(tīng)行為
- 代理實(shí)現(xiàn)類(InvocationHandler):次要業(yè)務(wù)，次要業(yè)務(wù)和主要業(yè)務(wù)綁定執(zhí)行
- 代理對(duì)象(監(jiān)聽(tīng)對(duì)象)
- Cglib動(dòng)態(tài)代理
cglib動(dòng)態(tài)代理
其實(shí)和jdk的動(dòng)態(tài)代理是很相似的，都是要去實(shí)現(xiàn)代理器接口完成。
具體代碼如下：
- public class PrayingMantis implements MethodInterceptor {
- private Cicada cicada;// 代理對(duì)象
- public Cicada getInstance(Cicada cicada) {
- this.cicada = cicada;
- Enhancer enhancer = new Enhancer();
- enhancer.setSuperclass(this.cicada.getClass());
- enhancer.setCallback(this);
- return (Cicada) enhancer.create();
- }
- @Override
- public Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
- Object object = methodProxy.invokeSuper(o, objects);
- secondaryMain();
- return object;
- }
- private void secondaryMain() {
- System.out.println("螳螂捕蟬 - 次要業(yè)務(wù)");
- }
- public static void main(String[] args) {
- PrayingMantis prayingMantis = new PrayingMantis();
- Cicada instance = prayingMantis.getInstance(new Cicada());
- instance.mainService();
- // 結(jié)果：主要業(yè)務(wù)
- // 螳螂捕蟬 - 次要業(yè)務(wù)
- }
因?yàn)橄s類都是一樣的所以我就不單獨(dú)這里再貼出來(lái)。
細(xì)心的同學(xué)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，Cglib 無(wú)需通過(guò)接口來(lái)實(shí)現(xiàn)，它是通過(guò)實(shí)現(xiàn)子類的方式來(lái)完成調(diào)用的。
- Enhancer 對(duì)象把代理對(duì)象設(shè)置為被代理類的子類來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)代理的。因?yàn)槭遣捎美^承方式，所以代理類不能加final修飾，否則會(huì)報(bào)錯(cuò)。
- final類：類不能被繼承，內(nèi)部的方法和變量都變成final類型
JDK和Cglib的區(qū)別：
- jdk動(dòng)態(tài)代理是利用反射機(jī)制生成一個(gè)實(shí)現(xiàn)代理接口的匿名類，在調(diào)用具體方法前調(diào)用InvokeHandler來(lái)處理
- cglib動(dòng)態(tài)代理是利用ASM開(kāi)源包，對(duì)被代理對(duì)象類的class文件加載進(jìn)來(lái)，通過(guò)修改其字節(jié)碼生成子類來(lái)處理
- ASM: 一個(gè) Java 字節(jié)碼操控框架。它能被用來(lái)動(dòng)態(tài)生成類或者增強(qiáng)既有類的功能。ASM 可以直接產(chǎn)生二進(jìn)制 class 文件，也可以在類被加載入 Java 虛擬機(jī)之前動(dòng)態(tài)改變類行為。Java class 被存儲(chǔ)在嚴(yán)格格式定義的 .class 文件里，這些類文件擁有足夠的元數(shù)據(jù)來(lái)解析類中的所有元素：類名稱、方法、屬性以及 Java 字節(jié)碼(指令)。ASM 從類文件中讀入信息后，能夠改變類行為，分析類信息，甚至能夠根據(jù)用戶要求生成新類。 -- 以上ASM解釋來(lái)自簡(jiǎn)書(shū)
多級(jí)動(dòng)態(tài)代理
看完上面的動(dòng)態(tài)代理，不知道大家有沒(méi)有想法，實(shí)現(xiàn)一個(gè)多級(jí)動(dòng)態(tài)代理。
還是以螳螂捕蟬為例子，再加上一個(gè)黃雀在后，實(shí)現(xiàn)多級(jí)動(dòng)態(tài)代理模式。
- public class Cardinal implements InvocationHandler {
- // 監(jiān)聽(tīng)代理代理對(duì)象
- private Object proxyOne;
- public Cardinal(Object proxyOne) {
- this.proxyOne = proxyOne;
- }
- // 螳螂主要業(yè)務(wù)，也就是監(jiān)聽(tīng)對(duì)象
- @Override
- public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
- method.invoke(proxyOne, args);
- secondaryMain();
- return null;
- }
- private void secondaryMain() {
- System.out.println("黃雀吃螳螂 - 次要業(yè)務(wù)");
- }
- }
創(chuàng)建一個(gè)黃雀代理對(duì)象，那作為他的真實(shí)對(duì)象就變成螳螂了，當(dāng)螳螂對(duì)象發(fā)生調(diào)用時(shí)，黃雀就能堅(jiān)挺到，同時(shí)作出對(duì)應(yīng)業(yè)務(wù)邏輯
- public class BeanFactory {
- public static BaseService newInstanc(Class classFile) {
- // 1. 創(chuàng)建蟬，真實(shí)類對(duì)象
- BaseService trueCicada = new Cicada();
- // 2.創(chuàng)建代理類 螳螂
- InvocationHandler prayingMantis = new PrayingMantis(trueCicada);
- // 3.向Jvm索要代理對(duì)象 其實(shí)就是堅(jiān)挺的對(duì)象
- Class classArray[] = {BaseService.class};
- BaseService baseService = (BaseService) Proxy.newProxyInstance(classFile.getClassLoader(), classArray, prayingMantis);
- // 4.創(chuàng)建代理實(shí)現(xiàn)類 黃雀 二級(jí)代理
- InvocationHandler cardinal = new Cardinal(baseService);
- BaseService secondBaseService = (BaseService) Proxy.newProxyInstance(classFile.getClassLoader(), classArray, cardinal);
- // 假設(shè)要實(shí)現(xiàn)三級(jí)，四級(jí)代理，則在黃雀類上再加一層代理即可實(shí)現(xiàn)。
- // 省略其他的更多級(jí)代理對(duì)象
- return secondBaseService;
- }
- // 測(cè)試demo
- public static void main(String[] args) {
- BaseService baseService = BeanFactory.newInstanc(Cicada.class);
- baseService.mainService();
- // 結(jié)果：主要業(yè)務(wù)
- // 螳螂捕蟬 - 次要業(yè)務(wù)
- // 黃雀吃螳螂 - 次要業(yè)務(wù)
- }
- }
根據(jù)這個(gè)代碼基本就實(shí)現(xiàn)多級(jí)代理過(guò)程。螳螂監(jiān)聽(tīng)著蟬類的動(dòng)作，黃雀監(jiān)聽(tīng)著螳螂類的動(dòng)作。
同樣的如果要實(shí)現(xiàn)三級(jí)代理，四級(jí)代理也就不是什么難事了，在每一層的上面再加一個(gè)代理對(duì)象就可以了。
- 動(dòng)態(tài)代理本質(zhì)還是可以理解為將“次要業(yè)務(wù)”與“主要業(yè)務(wù)”解耦合，讓開(kāi)發(fā)者能更加專注于主要業(yè)務(wù)，提升開(kāi)發(fā)效率，以及維護(hù)成本。
總結(jié)
代理模式在業(yè)務(wù)代碼上我個(gè)人認(rèn)為是比較少見(jiàn)的，特別是動(dòng)態(tài)代理基本上是沒(méi)有見(jiàn)過(guò)。但是代理模式也是我們必須要理解的一種模式，因?yàn)閷W(xué)習(xí)好代理模式有助于我們?nèi)プx一些源碼，排查一些更深層次的問(wèn)題，或者面對(duì)一些業(yè)務(wù)場(chǎng)景問(wèn)題，也能有一個(gè)很大的提升，設(shè)計(jì)模式本身也就是為了解決問(wèn)題而創(chuàng)建出來(lái)的。
理解完動(dòng)態(tài)代理現(xiàn)在對(duì)我們來(lái)說(shuō)AOP的實(shí)現(xiàn)原理也就不言而喻了。
詳細(xì)的設(shè)計(jì)模式到這里就結(jié)束了，后面針對(duì)一些不常見(jiàn)設(shè)計(jì)模式我還是會(huì)給大家做一個(gè)總結(jié)吧。
我是敖丙，你知道的越多，你不知道的越多，我們下期見(jiàn)!!!
