摘要：本文首發(fā)于作者最近在學(xué)，研究了下和代理模式，寫(xiě)點(diǎn)心得和大家分享下。所以下面來(lái)重點(diǎn)分析下代理模式。這里代理模式分為靜態(tài)代理和動(dòng)態(tài)代理兩種，我們分別來(lái)看下。代理模式，代理，意味著有一方代替另一方完成一件事。

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作者 jaychen

最近在學(xué) Spring，研究了下 AOP 和代理模式，寫(xiě)點(diǎn)心得和大家分享下。

先說(shuō)下AOP，AOP 全稱 Aspect Oriented Programming，面向切面編程，和 OOP 一樣也是一種編程思想。AOP 出現(xiàn)的原因是為了解決 OOP 在處理 侵入性業(yè)務(wù)上的不足。

那么，什么是侵入性業(yè)務(wù)？類似日志統(tǒng)計(jì)、性能分析等就屬于侵入性業(yè)務(wù)。本來(lái)原本的業(yè)務(wù)邏輯代碼優(yōu)雅大氣，正常運(yùn)行，突然說(shuō)需要在這段邏輯里面加上性能分析，于是代碼就變成了下面這個(gè)樣子

long begin = System.currentTimeMillis(); 

// 原本的業(yè)務(wù)
doSomething();

long end = System.currentTimeMillis();
long step = end - begin;
System.out.println("執(zhí)行花費(fèi) ：" + step);

從上面的代碼看到，性能分析的業(yè)務(wù)代碼和原本的業(yè)務(wù)代碼混在了一起，好端端的代碼就這么被糟蹋了。所以，侵入性業(yè)務(wù)必須有一個(gè)更好的解決方案，這個(gè)解決方案就是 AOP。

那么，AOP 是如何解決這類問(wèn)題？

通常，我們會(huì)使用代理模式來(lái)實(shí)現(xiàn) AOP，這就意味著代理模式可以優(yōu)雅的解決侵入性業(yè)務(wù)問(wèn)題。所以下面來(lái)重點(diǎn)分析下代理模式。

這個(gè)是代理模式的類圖。很多人可能看不懂類圖，但是說(shuō)實(shí)話有時(shí)候一圖勝千言，這里稍微解釋下類圖的含義，尤其是類圖中存在的幾種連線符。

矩形代表一個(gè)類，矩形內(nèi)部的信息有：類名，屬性和方法。

虛線 + 三角空心箭頭為 is=a 的關(guān)系，表示繼承，所以上圖中 TestSQL 和 Performance 都實(shí)現(xiàn) IDatabase 接口。

實(shí)線 + 箭頭為關(guān)聯(lián)關(guān)系，一般在代碼中以成員變量的形式體現(xiàn)，所以上圖中 Performance 類有一個(gè) TestSQL 的成員變量。

有了類圖，我們可以根據(jù)類圖直接寫(xiě)出代理模式的代碼了。這里代理模式分為靜態(tài)代理和動(dòng)態(tài)代理兩種，我們分別來(lái)看下。

假設(shè)一個(gè)場(chǎng)景，我們需要測(cè)試一條 sql query 執(zhí)行所花費(fèi)的時(shí)間。

如果按照普通的方式，代碼邏輯應(yīng)該如下

long begin = System.currentTimeMillis(); 

query();

long end = System.currentTimeMillis();
long step = end - begin;
System.out.println("執(zhí)行花費(fèi) ：" + step);

上面說(shuō)過(guò)了，這種會(huì)導(dǎo)致查詢邏輯和性能測(cè)試邏輯混淆在一塊，那么來(lái)看看使用代理模式是如何解決這個(gè)問(wèn)題的。

代理模式，代理，意味著有一方代替另一方完成一件事。這里，我們會(huì)編寫(xiě)兩個(gè)類：TestSQL 為query 執(zhí)行邏輯，Performance 為性能測(cè)試類。這里 Performance 會(huì)代替 TestSQL 去執(zhí)行 query 邏輯。

要想 Performance 能夠代替 TestSQL 執(zhí)行 query 邏輯，那么這兩個(gè)類應(yīng)該是有血緣關(guān)系的，即這兩個(gè)必須實(shí)現(xiàn)同一個(gè)接口。

// 接口
public interface IDatabase {
    void query();
}


public class TestSQL implements IDatabase {

    @Override
    public void query() {
        System.out.println("執(zhí)行 query。。。。");
        try {
            Thread.sleep(2000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}


// 代理類
public class PerformanceMonitor implements IDatabase {
    TestSQL sql;

    public PerformanceMonitor(TestSQL sql) {
        this.sql = sql;
    }


    @Override
    public void query() {
        long begin = System.currentTimeMillis();

        // 業(yè)務(wù)邏輯。
        sql.query();

        long end = System.currentTimeMillis();
        long step = end - begin;
        System.out.println("執(zhí)行花費(fèi) : " + step);
    }
}


// 測(cè)試代碼
public class Main {
    public static void main(String[] strings) {
        TestSQL sql = new TestSQL();

        PerformanceMonitor performanceMonitor = new PerformanceMonitor(sql);
        // 由 Performance 代替 testSQL 執(zhí)行
        performanceMonitor.query();
    }
}

從上面的示例代碼可以分析出來(lái)代理模式是如何運(yùn)作的，這里我們可以很明顯看出代理模式的優(yōu)越性，TestSQL 的邏輯很純粹，沒(méi)有混入其他無(wú)關(guān)的業(yè)務(wù)代碼。

回顧靜態(tài)代理的代碼，發(fā)現(xiàn)代理類 Performance 必須實(shí)現(xiàn) IDatabase 接口。如果有很多業(yè)務(wù)需要用到代理來(lái)實(shí)現(xiàn)，那么每個(gè)業(yè)務(wù)都需要定義一個(gè)代理類，這會(huì)導(dǎo)致類迅速膨脹，為了避免這點(diǎn)，Java 提供了動(dòng)態(tài)代理。

為何稱之為動(dòng)態(tài)代理，動(dòng)態(tài)代理底層是使用反射實(shí)現(xiàn)的，是在程序運(yùn)行期間動(dòng)態(tài)的創(chuàng)建接口的實(shí)現(xiàn)。在靜態(tài)代理中，我們需要在編碼的時(shí)候編寫(xiě) Performance 類實(shí)現(xiàn) IDatabase 接口。而使用動(dòng)態(tài)代理，我們不必編寫(xiě) Performance 實(shí)現(xiàn) IDatabase 接口，而是 JDK 在底層通過(guò)反射技術(shù)動(dòng)態(tài)創(chuàng)建一個(gè) IDatabase 接口的實(shí)現(xiàn)。

使用動(dòng)態(tài)代理需要使用到 InvocationHandler 和 Proxy 這兩個(gè)類。

// 代理類,不再實(shí)現(xiàn) IDatabase 接口，而是實(shí)現(xiàn) InvocationHandler 接口
public class Performance implements InvocationHandler {

    private TestSQL sql;

    public Performance(TestSQL sql) {
        this.sql = sql;
    }

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        long begin = System.currentTimeMillis();

        // method.invoke 實(shí)際上就是調(diào)用 sql.query()
        Object object = method.invoke(sql, args);

        long end = System.currentTimeMillis();
        long step = end - begin;
        System.out.println("執(zhí)行花費(fèi) ：" + step);
        return object;
    }
}



public class Main {
    public static void main(String[] strings) {
        TestSQL sql = new TestSQL();
        Performance performance = new Performance(sql);

        IDatabase proxy = (IDatabase) Proxy.newProxyInstance(
                sql.getClass().getClassLoader(),
                sql.getClass().getInterfaces(),
                performance
        );
        proxy.query();
    }
}

先來(lái)看看 newProxyInstance 函數(shù)，這個(gè)函數(shù)的作用就是用來(lái)動(dòng)態(tài)創(chuàng)建一個(gè)代理對(duì)象的類，這個(gè)函數(shù)需要三個(gè)參數(shù)：

第一個(gè)參數(shù)為類加載器，如果不懂是什么玩意，先套著模板寫(xiě)，等我寫(xiě)下一篇文章拯救你。

第二個(gè)參數(shù)為要代理的接口，在這個(gè)例子里面就是 IDatabase 接口。

第三個(gè)參數(shù)為實(shí)現(xiàn) InvocationHandler 接口的對(duì)象。

執(zhí)行 newProxyInstance 之后，Java 會(huì)在底層自動(dòng)生成一個(gè)代理類，其代碼大概如下：

public final class $Proxy1 extends Proxy implements IDatabase{
    private InvocationHandler h;

    private $Proxy1(){}

    public $Proxy1(InvocationHandler h){
        this.h = h;
    }

    public void query(){
        ////創(chuàng)建method對(duì)象
        Method method = Subject.class.getMethod("query");
        //調(diào)用了invoke方法
        h.invoke(this, method, new Object[]{}); 
    }
}

你會(huì)發(fā)現(xiàn)，這個(gè)類很像在靜態(tài)代理中的 Performance 類，是的，動(dòng)態(tài)代理其本質(zhì)是 Java 自動(dòng)為我們生成了一個(gè) $Proxy1 代理類。在 mian 函數(shù)中 newProxyInstance 的返回值就是該類的一個(gè)實(shí)例。并且，$Proxy1 中的 h 屬性就是 newProxyInstance 的第三個(gè)參數(shù)。所以，當(dāng)我們?cè)?main 函數(shù)中執(zhí)行 proxy.query()，實(shí)際上是調(diào)用 $proxy1#query 方法，進(jìn)而再調(diào)用 Performance#invoke 方法。而在 Performance#invoke 通過(guò) Object object = method.invoke(sql, args); 調(diào)用了 TestSQL#query 方法。

回顧上面的流程，理解動(dòng)態(tài)代理的核心在于理解 Java 自動(dòng)生成的代理類。這里還有一點(diǎn)要說(shuō)明，JDK 的動(dòng)態(tài)代理有一個(gè)不足：它只能為接口創(chuàng)建代理實(shí)例。這句話體現(xiàn)在代碼上就是 newProxyInstance 的第二個(gè)參數(shù)是一個(gè)接口數(shù)組。為什么會(huì)存在這個(gè)不足？其實(shí)看 $Proxy1 代理類就知道了，這個(gè)由 JDK 生成的代理類需要繼承 Proxy 類，而 Java 只支持單繼承，所以就限制了 JDK 的動(dòng)態(tài)代理只能為接口創(chuàng)建代理。