JAVA提高第八篇 動態(tài)代理技術(shù)
對于動態(tài)代理，學(xué)過AOP的應(yīng)該都不會陌生，因為代理是實現(xiàn)AOP功能的核心和關(guān)鍵技術(shù)。那么今天我們將開始動態(tài)代理的學(xué)習(xí)：
一、引出動態(tài)代理
生活中代理應(yīng)該是很常見的，比如你可以通過代理商去買電腦，也可以直接找廠商買電腦，最終都是買到了電腦。程序中也一樣存在代理的情況，比如要為已經(jīng)存在的多個具有相同接口的目標(biāo)類的各個方法增加一些系統(tǒng)功能，例如：異常處理、日志、計算方法耗時等等，那么我們會怎么做呢？
1.會編寫一個與目標(biāo)類擁有相同接口的代理類，代理類的每個方法調(diào)用目標(biāo)類的相同方法，然后在調(diào)用方法前后加上系統(tǒng)功能所需要的代碼。
2.如果采用工廠模式或者配置文件的方式進(jìn)行管理，則不需要修改客戶端程序，在配置文件中配置是使用目標(biāo)類、還是代理類，這樣以后很容易切換。
樣例如下：
public class X{
public void sayHello(){
syso:say hello;
}
}
現(xiàn)在我要在這個方法之前添加一個時間,方法之后添加一個時間,計算這個方法執(zhí)行的時間一共是多少.如果我沒有得到sayHello源碼,那么我怎么做呢?寫一個代理：
public class XProxy
{
private X x;
public void sayHello
{
startTime:
x.syHello();
endTime;
}
}
說明：上面的是偽代碼。
把開始時間和結(jié)束時間放在這個方法的前后就可以了.
通常我們讓兩個方法實現(xiàn)同一個接口.那么client想用X也可以,想用XProxy也可以了.具體的原理圖,如下圖所示：
二、創(chuàng)建動態(tài)代理類
現(xiàn)在試想一下，上面只是代理了一個目標(biāo)類，如果多個目標(biāo)類，那么是不是要創(chuàng)建N多個代理類呢？那樣不是代碼太不靈活且笨重了。當(dāng)然不會。
java虛擬機(jī)可以在運行期間動態(tài)生成類，這種類是以字節(jié)碼的形式生成出來的。這種動態(tài)生成的類往往呢就是代理類。即動態(tài)代理類。
JVM生成的動態(tài)代理類必須滿足一定的條件，這就是必須實現(xiàn)一個或多個接口。所以JVM生成的動態(tài)代理只能用作具有相同接口的目標(biāo)類的代理。（動態(tài)生成的類不是代理，我們只是吧這個類當(dāng)成代理來用。）
Proxy動態(tài)代理的API：
兩個參數(shù)應(yīng)該很容易理解：
第一個參數(shù)：我們知道任何一個字節(jié)碼都是需要通過類加載器來加載的，那么這個動態(tài)生成的字節(jié)碼也不例外，需要給它一個類加載器。
第二個參數(shù)：就是動態(tài)代理類生成，必須滿足的一個條件，需要實現(xiàn)一個或者多個接口，否則這個生成的類字節(jié)碼中就沒有方法了，沒有方法就失去了其功能意義。
下面我們動手來創(chuàng)建一個動態(tài)的代理類，大體思路為：
1.創(chuàng)建實現(xiàn)Collection接口的動態(tài)類和查看其名稱，分析Proxy.getProxyClass方法的各個參數(shù)
2.編碼列出動態(tài)類中的所有構(gòu)造方法和參數(shù)簽名
3.編碼列出動態(tài)類中的所有方法和參數(shù)簽名
4.創(chuàng)建動態(tài)類的實例對象:1)用反射獲取構(gòu)造方法 2)編寫一個最簡單的invocationHandle類 3)調(diào)用構(gòu)造方法創(chuàng)建動態(tài)類的實例對象，并將編寫的InvocationHandle類的實例對象傳遞進(jìn)去 4)打印創(chuàng)建對象和調(diào)用對象的沒有返回的方法和getClass方法，演示調(diào)用其他有返回值方法報告了異常。
5)將創(chuàng)建動態(tài)類的實例對象的代理寫成匿名內(nèi)部類方式，簡化代碼。
樣例分步實現(xiàn)如下：
（1）首先我們來完成前面3步：
package study.javaenhance;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
import java.util.Collection;
public class ProxyTest
{
public static void main(String[] args)
{
Class clazzProxy1 = Proxy.getProxyClass(Collection.class.getClassLoader(),Collection.class);
System.out.println(clazzProxy1.getName());
//上面輸出的為一個類，那么一個類肯定有其構(gòu)造方法和方法，下面我們來列出來
System.out.println("----------begin constructors list----------");
//1.列出構(gòu)造方法
Constructor[] constructors = clazzProxy1.getConstructors();
for (Constructor constructor : constructors)
{
String name = constructor.getName();
StringBuilder sBuilder = new StringBuilder(name);
sBuilder.append('(');
Class[] clazzParams = constructor.getParameterTypes();
for (Class clazzParam : clazzParams) {
sBuilder.append(clazzParam.getName()).append(',');
}
if(clazzParams!=null && clazzParams.length != 0)
sBuilder.deleteCharAt(sBuilder.length()-1);
sBuilder.append(')');
System.out.println(sBuilder.toString());
}
//2.列出這個類字節(jié)碼中的所有方法
System.out.println("----------begin methods list----------");
Method[] methods = clazzProxy1.getMethods();
for(Method method : methods){
String name = method.getName();
StringBuilder sBuilder = new StringBuilder(name);
sBuilder.append('(');
Class[] clazzParams = method.getParameterTypes();
for(Class clazzParam : clazzParams){
sBuilder.append(clazzParam.getName()).append(',');
}
if(clazzParams!=null && clazzParams.length != 0)
sBuilder.deleteCharAt(sBuilder.length()-1);
sBuilder.append(')');
System.out.println(sBuilder.toString());
}
}
}
輸出結(jié)果如下：
$Proxy0
----------begin constructors list----------
$Proxy0(java.lang.reflect.InvocationHandler)
----------begin methods list----------
add(java.lang.Object)
hashCode()
clear()
equals(java.lang.Object)
toString()
contains(java.lang.Object)
isEmpty()
addAll(java.util.Collection)
iterator()
size()
toArray([Ljava.lang.Object;)
toArray()
remove(java.lang.Object)
containsAll(java.util.Collection)
removeAll(java.util.Collection)
retainAll(java.util.Collection)
isProxyClass(java.lang.Class)
getProxyClass(java.lang.ClassLoader,[Ljava.lang.Class;)
getInvocationHandler(java.lang.Object)
newProxyInstance(java.lang.ClassLoader,[Ljava.lang.Class;,java.lang.reflect.InvocationHandler)
wait()
wait(long,int)
wait(long)
getClass()
notify()
notifyAll()
可以看到所有的方法均是來自Collection 和父類Object中的方法，符合我們的預(yù)期結(jié)果。接下來我們進(jìn)入第四步和第五步的實現(xiàn)：
首先，我們來創(chuàng)建這個動態(tài)代理類的實例。那么直接clazzProxy1.newInstance();可不可以呢?顯然是不可以的嘛.我們剛剛說了,動態(tài)生成的這個代理類只有一個構(gòu)造方法,有沒有無參構(gòu)造方法呢?沒有啊.所以,創(chuàng)建 一個參數(shù)的構(gòu)造方法.參數(shù)類型是java.lang.reflect.InvocationHandler。
下面我們來實現(xiàn)：
1.定義一個上述接口的實例：
package study.javaenhance;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
public class MyInvocationHandler implements InvocationHandler {
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
throws Throwable {
// TODO Auto-generated method stub
return null;
}
}
2.調(diào)用實現(xiàn)創(chuàng)建實例動態(tài)類：
//3.創(chuàng)建實例對象
System.out.println("----------begin create instance object----------");
Constructor constructor = clazzProxy1.getConstructor(InvocationHandler.class);
MyInvocationHandler myInvocationHandler = new MyInvocationHandler();
Collection collection = (Collection) constructor.newInstance(myInvocationHandler);
System.out.println(collection);
collection.clear();
//collection.size(); //報錯，異常會發(fā)生,產(chǎn)生異常的原因在于其返回值為int類型，但是每一次調(diào)用一個方法都會調(diào)用到invoke方法，我們此時的invoke返回的為null,所以是沒有辦法轉(zhuǎn)換為int類型的。
3.我們采用匿名內(nèi)部類的方式優(yōu)化：
//3.1 采用匿名內(nèi)部類方式進(jìn)行創(chuàng)建
Collection collection2 = (Collection) constructor.newInstance(new InvocationHandler()
{
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
throws Throwable {
// TODO Auto-generated method stub
return null;
}
});
System.out.println(collection2);
collection2.clear();
//collection2.size();
4.繼續(xù)優(yōu)化：思考如果我們每次都想上面方式去創(chuàng)建動態(tài)的代理類實在有點重復(fù)，那么這個是JDK的Proxy類中提供了簡單的方法直接去創(chuàng)建動態(tài)代理類，方式如下：
//3.3 采用Proxy 中提供的簡單方法創(chuàng)建
Collection collection3 = (Collection)Proxy.newProxyInstance(Collection.class.getClassLoader(),
new Class[]{Collection.class},
new InvocationHandler()
{
private ArrayList target = new ArrayList();
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
throws Throwable {
return method.invoke(target, args);
}
});
//System.out.println(collection3);
collection3.add("abc");
collection3.add("def");
collection3.add("hij");
System.out.println(collection3.size());
三、動態(tài)代理的原理簡單分析
上面我們創(chuàng)建了動態(tài)代理類，下面我們分析下代理的原理：
下面在來看一個問題：
動態(tài)代理的工作原理圖：
對上面的這個圖，我們簡單來說說：客戶端動態(tài)生成代理類，然后調(diào)用代理類的方法，代理類內(nèi)部調(diào)用handler.invoke()方法,在invoke中呢,我們又指向的目標(biāo)類.這樣就實現(xiàn)了代理了.我客戶端調(diào)用代理的什么方法,invoke就只向目標(biāo)類的同一個方法.而在指定目標(biāo)類方法的前后呢,我們還可以做其他的操作,比如記錄日志.圖中用圈圈出來的部分就是代理類自己實現(xiàn)的功能了.這就是代理類的原理.
我們來做最后一步,將上面的動態(tài)生成的代理類,編寫可生成代理和插入通告的通用方法：
test代碼：
package study.javaenhance;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
public class ProxyTest
{
public static void main(String[] args) throws Exception
{
Class clazzProxy1 = Proxy.getProxyClass(Collection.class.getClassLoader(),Collection.class);
System.out.println(clazzProxy1.getName());
//上面輸出的為一個類，那么一個類肯定有其構(gòu)造方法和方法，下面我們來列出來
System.out.println("----------begin constructors list----------");
//1.列出構(gòu)造方法
Constructor[] constructors = clazzProxy1.getConstructors();
for (Constructor constructor : constructors)
{
String name = constructor.getName();
StringBuilder sBuilder = new StringBuilder(name);
sBuilder.append('(');
Class[] clazzParams = constructor.getParameterTypes();
for (Class clazzParam : clazzParams) {
sBuilder.append(clazzParam.getName()).append(',');
}
if(clazzParams!=null && clazzParams.length != 0)
sBuilder.deleteCharAt(sBuilder.length()-1);
sBuilder.append(')');
System.out.println(sBuilder.toString());
}
//2.列出這個類字節(jié)碼中的所有方法
System.out.println("----------begin methods list----------");
Method[] methods = clazzProxy1.getMethods();
for(Method method : methods){
String name = method.getName();
StringBuilder sBuilder = new StringBuilder(name);
sBuilder.append('(');
Class[] clazzParams = method.getParameterTypes();
for(Class clazzParam : clazzParams){
sBuilder.append(clazzParam.getName()).append(',');
}
if(clazzParams!=null && clazzParams.length != 0)
sBuilder.deleteCharAt(sBuilder.length()-1);
sBuilder.append(')');
System.out.println(sBuilder.toString());
}
//3.創(chuàng)建實例對象
System.out.println("----------begin create instance object----------");
Constructor constructor = clazzProxy1.getConstructor(InvocationHandler.class);
MyInvocationHandler myInvocationHandler = new MyInvocationHandler();
Collection collection = (Collection) constructor.newInstance(myInvocationHandler);
System.out.println(collection);
collection.clear();
//collection.size(); //報錯，異常會發(fā)生,產(chǎn)生異常的原因在于其返回值為int類型，但是每一次調(diào)用一個方法都會調(diào)用到invoke方法，我們此時的invoke返回的為null,所以是沒有辦法轉(zhuǎn)換為int類型的。
//3.1 采用匿名內(nèi)部類方式進(jìn)行創(chuàng)建
Collection collection2 = (Collection) constructor.newInstance(new InvocationHandler()
{
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
throws Throwable {
// TODO Auto-generated method stub
return null;
}
});
System.out.println(collection2);
collection2.clear();
//collection2.size();
//3.3 采用Proxy 中提供的簡單方法創(chuàng)建
Collection collection3 = (Collection)Proxy.newProxyInstance(Collection.class.getClassLoader(),
new Class[]{Collection.class},
new InvocationHandler()
{
private ArrayList target = new ArrayList();
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
throws Throwable {
return method.invoke(target, args);
}
});
//System.out.println(collection3);
collection3.add("abc");
collection3.add("def");
collection3.add("hij");
System.out.println(collection3.size());
System.out.println(collection3.getClass().getName());//這個返回的是
System.out.println("----------begin create instance object 抽化----------");
//3.4抽出動態(tài)代理讓目標(biāo)對象和切面對象都是傳入進(jìn)去的
final ArrayList target = new ArrayList();
Collection collection4 = (Collection)getProxy(target,new MyAdvice());
collection4.add("test1");
collection4.add("test2");
System.out.println(collection4.size());
}
private static Object getProxy(final Object target,final Advice advice) {
Object object = Proxy.newProxyInstance(target.getClass().getClassLoader(),
target.getClass().getInterfaces(),
new InvocationHandler()
{
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
throws Throwable {
advice.beforeMethod(method);
Object retValue = method.invoke(target, args);
advice.afterMethod(method);
return retValue;
}
});
return object;
}
}
四、實現(xiàn)類似Spring的可配置的AOP框架
首先，我們要完成的要求如下：
我們來模擬Spring的工廠模式讀取從配置文件傳遞過來的類。如果這個類是一個普通類則直接返回。如果是一個代理類，則創(chuàng)建代理對象，返回代理類。
具體的理論知識可以看上面的圖片
首先創(chuàng)建一個BeanFactory.java類。這是一個Bean工廠，用于讀取配置文件中的類
package study.javaenhance.aopframework;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.util.Properties;
import study.javaenhance.Advice;
public class BeanFactory
{
private Properties properties = new Properties();
public BeanFactory(InputStream inStream)
{
try
{
properties.load(inStream);
}
catch (IOException e)
{
e.printStackTrace();
}
finally
{
if(inStream != null)
{
try
{
inStream.close();
}
catch (IOException e)
{
e.printStackTrace();
}
}
}
}
public Object getBean(String name)
{
String className = properties.getProperty(name);
Object bean = null;
try
{
Class clazz = Class.forName(className);
bean = clazz.newInstance();
if(bean instanceof ProxyFactoryBean)
{
ProxyFactoryBean proxyBean = (ProxyFactoryBean) bean;
Advice advice = (Advice)Class.forName(properties.getProperty(name + ".advice")).newInstance();
Object target = Class.forName(properties.getProperty(name + ".target")).newInstance();
proxyBean.setAdvice(advice);
proxyBean.setTarget(target);
Object proxy = proxyBean.getProxy();
return proxy;
}
}
catch (Exception e)
{
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
return bean;
}
}
如果這個類中包含ProxyFactoryBean，則調(diào)用ProxyFactoryBean中的getProxy方法。動態(tài)生成代理類。
ProxyFactoryBean.java
package study.javaenhance.aopframework;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
import study.javaenhance.Advice;
public class ProxyFactoryBean
{
private Object target;
private Advice advice;
public Object getTarget() {
return target;
}
public void setTarget(Object target) {
this.target = target;
}
public Advice getAdvice() {
return advice;
}
public void setAdvice(Advice advice) {
this.advice = advice;
}
public Object getProxy()
{
Object object = Proxy.newProxyInstance(target.getClass().getClassLoader(),target.getClass().getInterfaces(),
new InvocationHandler()
{
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
throws Throwable {
advice.beforeMethod(method);
Object retValue = method.invoke(target, args);
advice.afterMethod(method);
return retValue;
}
});
return object;
}
}
接下來創(chuàng)建一個config.Properties文件.config.Properties
xxx=java.util.ArrayList
#xxx=study.javaenhance.aopframework.ProxyFactoryBean
xxx.advice=study.javaenhance.MyAdvice
xxx.target=java.util.ArrayList
最后建立測試類：
package study.javaenhance.aopframework;
import java.io.InputStream;
import java.util.Collection;
public class AopFrameworkTest
{
public static void main(String[] args)
{
InputStream ips = AopFrameworkTest.class.getResourceAsStream("config.properties");
Object bean = new BeanFactory(ips).getBean("xxx");
System.out.println(bean.getClass().getName());
((Collection)bean).clear();
}
}
測試OK
總結(jié)：整個java增強(qiáng)的視頻學(xué)習(xí)完成了,一共記住了多少我也不知道.但知道了很多內(nèi)在的知識,如果有時間的話,或者說過一段時間可以拿出來問下，提供自己的技能。
以上就是本文的全部內(nèi)容，希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。
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