SpringAOP的底層實現(xiàn)——代理模式

設(shè)計模式專欄

1、什么是代理模式

Provide a surrogate or placeholder for another object to control access to it.

Proxy  Pattern:為其他對象提供一種代理以控制對這個對象的訪問。

說人話：在不改變原始類（或叫被代理類）代碼的情況下，通過引入代理類來給原始類附加功能，比如Spring AOP。

2、代理模式定義

①、Subject

抽象主題角色，可以是抽象類，可以是接口，是一個最普通的業(yè)務(wù)類定義，無特殊要求。

②、RealSubject

真實主題角色，也叫被代理角色，是業(yè)務(wù)邏輯的具體執(zhí)行者。

③、Proxy

代理主題角色，也叫代理類，它負責(zé)對真實角色的應(yīng)用，把所有抽象主題類定義的方法限制委托給真實主題角色實現(xiàn)，并在真實主題角色處理前后做一些預(yù)處理或善后工作。

通用代碼如下：

/**
 * 抽象主題類
 */
public interface Subject {
    void doSomething();
}

/**
 * 真實主題角色
 */
public class RealSubject implements Subject{

    @Override
    public void doSomething() {
        //TODO 具體執(zhí)行的事
    }
}

/**
 * 代理主題角色
 */
public class Proxy implements Subject{
    //要代理的具體實現(xiàn)類
    private Subject realSubject;

    public Proxy(Subject realSubject){
        this.realSubject = realSubject;
    }
    @Override
    public void doSomething() {
        this.before();
        realSubject.doSomething();
        this.after();
    }

    // 預(yù)處理
    private void before(){
        // TODO
    }

    // 善后處理
    private void after(){
        // TODO
    }
}

3、代理模式的兩種實現(xiàn)

比如用代理模式實現(xiàn)統(tǒng)計某個接口的耗時。

3.1 靜態(tài)代理

①、基于接口編程

抽象主題類：

public interface IUserController {
    // 登錄
    String login(String username,String password);
    // 注冊
    String register(String username,String password);
}

具體主題類：

public class UserController implements IUserController{
    @Override
    public String login(String username, String password) {
        // TODO 登錄邏輯
        return null;
    }

    @Override
    public String register(String username, String password) {
        // TODO 注冊邏輯
        return null;
    }
}

代理主題類：

public class UserControllerProxy implements IUserController{
    private IUserController userController;

    public UserControllerProxy(IUserController userController){
        this.userController = userController;
    }
    @Override
    public String login(String username, String password) {
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        // 登錄邏輯
        userController.login("username","password");
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        long responseTime = endTime - startTime;
        System.out.println("接口響應(yīng)時間："+responseTime);
        return null;
    }

    @Override
    public String register(String username, String password) {
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        // 注冊邏輯
        userController.register("username","password");
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        long responseTime = endTime - startTime;
        System.out.println("接口響應(yīng)時間："+responseTime);
        return null;
    }
}

測試：

因為原始類 UserController 和代理類 UserControllerProxy 實現(xiàn)相同的接口，是基于接口而非實現(xiàn)編程,將UserController類對象替換為UserControllerProxy類對象，不需要改動太多代碼

public class StaticProxyTest {
    public static void main(String[] args) {
        IUserController userController = new UserControllerProxy(new UserController());
        userController.login("username","password");
        userController.register("username","password");
    }
}

在上面的代碼中，代理類和具體主題類需要實現(xiàn)相同的接口，假如具體主題類沒有實現(xiàn)接口，并且不是我們開發(fā)維護的（比如來自第三方接口），我們要統(tǒng)計這個第三方接口的耗時，那應(yīng)該如何實現(xiàn)代理模式呢？

②、基于繼承

繼承具體主題類，然后擴展其方法即可，直接看代碼。

public class UserControllerProxy extends UserController {
    @Override
    public String login(String username, String password) {
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        // 登錄邏輯
        super.login("username","password");
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        long responseTime = endTime - startTime;
        System.out.println("接口響應(yīng)時間："+responseTime);
        return null;
    }

    @Override
    public String register(String username, String password) {
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        // 注冊邏輯
        super.register("username","password");
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        long responseTime = endTime - startTime;
        System.out.println("接口響應(yīng)時間："+responseTime);
        return null;
    }
}

3.2 動態(tài)代理

在上面的例子中，有兩個問題：

①、我們需要在代理類中，將具體主題類中的所有的方法，都重新實現(xiàn)一遍，并且為每個方法都附加相似的代碼邏輯，如果方法很多，重復(fù)代碼也會很多。

②、如果要添加的附加功能的類有不止一個，我們需要針對每個類都創(chuàng)建一個代理類。

那該如何解決上面的問題呢？答案就是動態(tài)代理（Dynamic Proxy）。

動態(tài)代理：不事先為每個原始類編寫代理類，而是在運行的時候，動態(tài)地創(chuàng)建原始類對應(yīng)的代理類，然后在系統(tǒng)中用代理類替換掉原始類。

JDK動態(tài)代理：

public class DynamicProxyHandler implements InvocationHandler {

    private Object target;
    public DynamicProxyHandler(Object target){
        this.target = target;
    }
    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        Object result = method.invoke(this.target, args);
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        long responseTime = endTime - startTime;
        System.out.println("接口響應(yīng)時間："+responseTime);
        return result;
    }
}

測試：

public class DynamicProxyTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 1、創(chuàng)建具體主題類
        IUserController userController = new UserController();
        // 2、創(chuàng)建 Handler
        DynamicProxyHandler proxyHandler = new DynamicProxyHandler(userController);
        // 3、動態(tài)產(chǎn)生代理類
        IUserController o = (IUserController)Proxy.newProxyInstance(userController.getClass().getClassLoader(),
                userController.getClass().getInterfaces(),
                proxyHandler);
        o.login("username","password");
        o.register("username","password");
    }
}

這是 JDK 動態(tài)代理，利用反射機制生成一個實現(xiàn)代理接口的匿名類，在調(diào)用具體方法前調(diào)用InvokeHandler來處理，代理對象是在程序運行時產(chǎn)生的，而不是編譯期，要求是具體主題類必須實現(xiàn)接口。

另外一種方式是 Cglib 動態(tài)代理。CGLIB(Code Generation Library)是一個基于ASM的字節(jié)碼生成庫，它允許我們在運行時對字節(jié)碼進行修改和動態(tài)生成，也就是通過修改字節(jié)碼生成子類來處理。

Cglib 動態(tài)代理：

public class UserController{
    public String login(String username, String password) {
        // TODO 登錄邏輯
        System.out.println("登錄");
        return null;
    }

    public String register(String username, String password) {
        // TODO 注冊邏輯
        System.out.println("注冊");
        return null;
    }
}

注意：真實主題類是沒有實現(xiàn)接口的。

public class CglibDynamicProxy implements MethodInterceptor {
    private Object target;

    public CglibDynamicProxy(Object target){
        this.target = target;
    }

    // 給目標(biāo)創(chuàng)建代理對象
    public Object newProxyInstance(){
        // 1.工具類
        Enhancer enhancer = new Enhancer();
        // 2.設(shè)置父類
        enhancer.setSuperclass(target.getClass());
        // 3.設(shè)置回調(diào)函數(shù)
        enhancer.setCallback(this);
        // 4.創(chuàng)建子類（代理對象）
        return enhancer.create();
    }

    @Override
    public Object intercept(Object o, Method method, Object[] args, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        Object result = method.invoke(this.target, args);
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        long responseTime = endTime - startTime;
        System.out.println("接口響應(yīng)時間："+responseTime);
        return result;
    }
}

測試：

public class CglibDynamicProxyTest {
    public static void main(String[] args) {
        UserController userController = new UserController();
        CglibDynamicProxy cglibDynamicProxy = new CglibDynamicProxy(userController);
        UserController o = (UserController)cglibDynamicProxy.newProxyInstance();
        o.login("username","password");
        o.register("username","password");
    }
}

4、代理模式優(yōu)點

①、職責(zé)清晰

真實的角色就是實現(xiàn)實際的業(yè)務(wù)邏輯， 不用關(guān)心其他非本職責(zé)的事務(wù)， 通過后期的代理完成一件事務(wù)， 附帶的結(jié)果就是編程簡潔清晰。

②、高擴展性

具體主題角色是隨時都會發(fā)生變化的， 只要它實現(xiàn)了接口， 甭管它如何變化，代理類完全都可以在不做任何修改的情況下使用。

5、代理模式應(yīng)用場景

①、業(yè)務(wù)系統(tǒng)的非功能性需求開發(fā)

這是最常用的一個場景。比如：監(jiān)控、統(tǒng)計、鑒權(quán)、限流、事務(wù)、冪等、日志。我們將這些附加功能與業(yè)務(wù)功能解耦，放到代理類中統(tǒng)一處理，讓程序員只需要關(guān)注業(yè)務(wù)方面的開發(fā)。

典型例子就是 SpringAOP。

②、RPC

RPC（遠程代理） 框架也可以看作一種代理模式，通過遠程代理，將網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)編解碼等細節(jié)隱藏起來?？蛻舳嗽谑褂?RPC 服務(wù)的時候，就像使用本地函數(shù)一樣，無需了解跟服務(wù)器交互的細節(jié)。除此之外，RPC 服務(wù)的開發(fā)者也只需要開發(fā)業(yè)務(wù)邏輯，就像開發(fā)本地使用的函數(shù)一樣，不需要關(guān)注跟客戶端的交互細節(jié)。

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