Java動態(tài)代理和Cglib動態(tài)代理最強(qiáng)王者陣容
前言
動態(tài)代理包括「jdk的動態(tài)代理」和「cglib 的動態(tài)代理」，兩者實(shí)現(xiàn)相同的功能，但是實(shí)現(xiàn)方式卻是有明顯的區(qū)別。
下面我們就通過代碼的方式層層的深入這兩種動態(tài)代理，了解他們的性能、底層的實(shí)現(xiàn)原理以及應(yīng)用場景。
代理模式
在詳細(xì)介紹動態(tài)代理之前，先來說說Java中的代理模式。代理模式分為兩種：
-
「靜態(tài)代理」：也就是23種設(shè)計(jì)模式中的代理模式，由程序員自己編寫源代碼并進(jìn)行編譯，在程序運(yùn)行之前已經(jīng)編譯好了.class文件。 -
「動態(tài)代理」：包括jdk的動態(tài)代理和cglib的動態(tài)代理，運(yùn)行時通過反射動態(tài)創(chuàng)建。
代理模式定義：我的個人理解就是給某一個對象提供一個代理對象，在代理對象中擁有被代理對象的引用，并在代理對象中調(diào)用被代理對象的方法之前和之后進(jìn)行方法的增強(qiáng)。
我這里畫了一張代理模式的類圖，設(shè)計(jì)模式中的代理模式比較簡單，代理類和委托類有公共的接口，最后由代理類去執(zhí)行委托類的方法：
代理模式就好像生活中的中介，去幫你做事，而不用自己去做事。舉個例子，比如你要買車，但是買車之前你要到處找車源，找到車源給錢了還要辦理一堆手續(xù)。
（1）下面我們以買車這個案例進(jìn)行代理模式的代碼編寫，首先要有一個公共的接口Person，Person接口里面定義公共的方法：
public interface Person{
void buyCar();
}
（2）然后定義一個委托類，也就是我本人Myself，并實(shí)現(xiàn)Person接口，具體代碼如下：
public class Myself implements Person {
@Override
public void buyCar() {
System.out.println("我要買車了");
}
}
（3）最后就是創(chuàng)建代理類CarProxy，同樣也是實(shí)現(xiàn)Person接口，具體實(shí)現(xiàn)代碼如下：
public class CarProxy implements Person{
private Myself myself ;
public CarProxy(final Myself myself ) {
this.myself = myself ;
}
@Override
public void buyCar() {
System.out.println("買車前去找車源");
myself .buyCar();
System.out.println("買車后辦理手續(xù)");
}
}
這個代理的demo很簡單，如上面的類圖所示，代理類和委托類都實(shí)現(xiàn)公共的接口Person，在委托類中進(jìn)行方法的具體業(yè)務(wù)邏輯的實(shí)現(xiàn)，而代理類中再次對這個方法進(jìn)行增強(qiáng)。
「代理模式」的優(yōu)點(diǎn)就是「能夠?qū)δ繕?biāo)對象進(jìn)行功能的擴(kuò)展」，缺點(diǎn)是每一個業(yè)務(wù)類都要創(chuàng)建一個代理類，這樣會「使我們系統(tǒng)內(nèi)的類的規(guī)模變得很大，不利于維護(hù)」。
于是就出現(xiàn)了動態(tài)代理，仔細(xì)思考靜態(tài)代理的缺點(diǎn)，就是一個委托類就會對象一個代理類，那么是否可以將代理類做成一個通用的呢？
我們仔細(xì)來看一下下面的這個圖：
我們把靜態(tài)代理所有的執(zhí)行過程都可以抽象成這張圖的執(zhí)行過程，Proxy角色無非是在「調(diào)用委托類處理業(yè)務(wù)的方法之前或者之后做一些額外的操作」。
那么為了做一個通用性的處理，就把調(diào)用委托類的method的動作抽出來，看成一個通用性的處理類，于是就有了InvocationHandler角色，抽象成一個處理類。
這樣在Proxy和委托類之間就多了一個InvocationHandler處理類的角色，這個角色主要是「將之前代理類調(diào)用委托類的方法的動作進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)用，都由InvocationHandler來處理」。
于是之前上面的類圖就有了這樣的改變，在Proxy和委托類之間加入了InvocationHandler，具體的實(shí)現(xiàn)圖如下：
看完上面的圖似乎有那么一點(diǎn)點(diǎn)的理解，下面我們就來詳細(xì)的深入動態(tài)代理。
jdk動態(tài)代理
上面講解到動態(tài)代理是在運(yùn)行時環(huán)境動態(tài)加載class文件，并創(chuàng)建對應(yīng)的class對象，那么動態(tài)代理和靜態(tài)代理的執(zhí)行時機(jī)是在哪里呢？
我這邊又畫了一張?jiān)韴D，感覺我為畫圖操碎了心，每一個點(diǎn)都會畫一個截圖，是不是很暖。
這個是靜態(tài)代理的運(yùn)行原理圖，靜態(tài)代理在程序運(yùn)行時就已經(jīng)創(chuàng)建好了class文件，在程序啟動后的某一個時機(jī)（用到class文件）就會加載class文件到內(nèi)存中。
當(dāng)在運(yùn)行時期動態(tài)生成class文件并加載class文件的運(yùn)行原理圖如下：
在JVM運(yùn)行期時遵循JVM字節(jié)碼的結(jié)構(gòu)和規(guī)范生成二進(jìn)制文件，并加載到內(nèi)存中生成對應(yīng)的Class對象。這樣，就完成了動態(tài)創(chuàng)建class文件和Class對象的功能了。
在jdk的動態(tài)代理中的「Proxy類和委托類要求實(shí)現(xiàn)相同的功能」，這里的相同是指「他們都可以調(diào)用統(tǒng)一的邏輯業(yè)務(wù)方法」。要實(shí)現(xiàn)這樣的設(shè)計(jì)有以下三種方法：
-
「實(shí)現(xiàn)同一個接口」：接口里面定義公共的方法。 -
「繼承」：Proxy繼承委托類，這樣Proxy就有了和委托類一樣的功能，或者兩者都繼承同一個類，把公共實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯的方法放在父類中，這樣也能實(shí)現(xiàn)。 -
「兩者內(nèi)部都有同一個類的引用」：這個和繼承有異曲同工之妙，都可以統(tǒng)一的調(diào)用統(tǒng)一的業(yè)務(wù)邏輯方法。
在jdk的動態(tài)代理中，是采用第一種方法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，必須有公共的接口，下面我們還是通過靜態(tài)代理的案例使用動態(tài)代理來實(shí)現(xiàn)。
（1）首先創(chuàng)建一個公共接口Person：
public interface Person{
void buyCar();
}
（2）然后創(chuàng)建接口的實(shí)現(xiàn)類Myself：
public class Myself implements Person {
@Override
public void buyCar() {
System.out.println("我要買車了");
}
}
（3）這一步就是比較關(guān)鍵的，要創(chuàng)建一個類并實(shí)現(xiàn)InvocationHandler：
public class InvocationHandlerImpl implements InvocationHandler {
private Person person;
public InvocationHandlerImpl(Person person){
this.person=person;
}
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
System.out.println("買車前開始找車源。。。。");
method.invoke(person, args);
System.out.println("買車后辦理手續(xù)。。。。");
return null;
}
}
（4）最后一步就是進(jìn)行測試：
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Myself myself= new Myself();
// 創(chuàng)建代理對象，這里有三個參數(shù)，第一個是類的ClassLoader，第二個是該類的接口集合，第三個就是InvocationHandler
Object o = Proxy.newProxyInstance(myself.getClass().getClassLoader(), myself.getClass().getInterfaces(), new InvocationHandlerImpl(myself));
Person person= (Person) o;
person.buyCar();
}
}
整體來說jdk動態(tài)代理的應(yīng)用過程還是比較簡單的，重要的實(shí)現(xiàn)理解他的底層實(shí)現(xiàn)過程，它的重要實(shí)現(xiàn)步驟就是InvocationHandler中 的invoke方法處理。
invoke方法才是實(shí)現(xiàn)方法的調(diào)用者，根據(jù)上面的參數(shù)最后才會創(chuàng)建代理對象newProxyInstance(ClassLoader loader,Class<?>[] interfaces,InvocationHandler h)。
那么在實(shí)現(xiàn)jdk動態(tài)代理的過程都做了哪些工作呢？具體有以下6個步驟：
-
獲取委托類也就是Myself上的所有接口。 -
生成代理，生成的代理的名稱也是有規(guī)律的，一般是在「com.sun.proxy.$ProxyXXX」。 -
動態(tài)創(chuàng)建代理類的字節(jié)碼信息，也就是class文件。 -
根據(jù)class文件創(chuàng)建Class對象。 -
創(chuàng)建自己的InvocationHandler并實(shí)現(xiàn)InvocationHandler重寫invoke方法，實(shí)現(xiàn)對委托類方法的調(diào)用和增強(qiáng)。 -
最后是代理對象的創(chuàng)建，并調(diào)用方法，實(shí)現(xiàn)代理的功能。
我們可以通過反編譯工具來看看生成的代理類的源碼是怎么樣的，我這里使用的反編譯工具是jd-gui，推薦給大家。
public final class MyselfProxy extends Proxy implements Person {
private static Method m1;
private static Method m3;
private static Method m0;
private static Method m2;
public MyselfProxy(InvocationHandler paramInvocationHandler) throws {
super(paramInvocationHandler);
}
public final boolean equals(Object paramObject) throws {
try { // InvocationHandler 實(shí)現(xiàn)equals的調(diào)用
return ((Boolean)this.h.invoke(this, m1, new Object[] { paramObject })).booleanValue();
} catch (Error|RuntimeException localError) {
throw localError;
} catch (Throwable localThrowable) {
throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);
}
}
public final void buyCar() throws {
try {
// InvocationHandler實(shí)現(xiàn)buyCar的調(diào)用
this.h.invoke(this, m3, null);
return;
} catch (Error|RuntimeException localError) {
throw localError;
} catch (Throwable localThrowable) {
throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);
}
}
public final int hashCode() throws {
try {
// InvocationHandler實(shí)現(xiàn)hashCode方法的調(diào)用
return ((Integer)this.h.invoke(this, m0, null)).intValue();
}
catch (Error|RuntimeException localError)
{
throw localError;
}
catch (Throwable localThrowable)
{
throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);
}
}
public final String toString() throws {
try {
// InvocationHandler實(shí)現(xiàn)toString的調(diào)用
return (String)this.h.invoke(this, m2, null);
} catch (Error|RuntimeException localError) {
throw localError;
} catch (Throwable localThrowable) {
throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);
}
}
static {
try { //在靜態(tài)塊中通過反射初始化函數(shù)
m1 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("equals", new Class[] { Class.forName("java.lang.Object") });
m3 = Class.forName("com.ldc.org.Person").getMethod("buyCar", new Class[0]);
m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode", new Class[0]);
m2 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("toString", new Class[0]);
return;
} catch (NoSuchMethodException localNoSuchMethodException) {
throw new NoSuchMethodError(localNoSuchMethodException.getMessage());
} catch (ClassNotFoundException localClassNotFoundException) {
throw new NoClassDefFoundError(localClassNotFoundException.getMessage());
}
}
}
從上面反編譯的源碼中可以可以看出，在「靜態(tài)塊中直接通過反射的方式來生成Method對象」，對方法的調(diào)用則是通過InvocationHandler對象來進(jìn)行調(diào)用。
仔細(xì)的總結(jié)可以看出上面反編譯出來的代理類有以下特征：
-
繼承 「java.lang.reflect.Proxy」類，并實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的接口Person。 -
所有的方法都是「final」修飾的。 -
都是通過「InvocationHandler」對象執(zhí)行invoke方法的調(diào)用統(tǒng)一調(diào)用函數(shù)，invoke方法通過Method參數(shù)來區(qū)分是什么方法，進(jìn)而相應(yīng)的處理。
到這里我想大家應(yīng)該對jdk的動態(tài)代理有一個清晰的認(rèn)識了，包括他的底層實(shí)現(xiàn)的原理，下面我們就來詳細(xì)的了解cglib動態(tài)代理的是實(shí)現(xiàn)方式。
cglib動態(tài)代理
在實(shí)現(xiàn)jdk的動態(tài)代理的實(shí)現(xiàn)會發(fā)現(xiàn)，「jdk動態(tài)代理必須實(shí)現(xiàn)一個接口」，并且代理類也「只能代理接口中實(shí)現(xiàn)的方法」，要是實(shí)現(xiàn)類中有自己私有的方法，而接口中沒有的話，該方法不能進(jìn)行代理調(diào)用。
基于這種情況cglib便出現(xiàn)了，他也可以在運(yùn)行期擴(kuò)展Java類和Java接口。
cglib底層是采用「字節(jié)碼技術(shù)」，其原理是通過字節(jié)碼技術(shù)生成一個子類，并在子類中攔截父類的方法的調(diào)用，織入業(yè)務(wù)邏輯。
因?yàn)樵硎遣捎美^承的方式，所以被代理的類不能被final修飾，在Spring Aop中底層的實(shí)現(xiàn)是以這兩種動態(tài)代理作為基礎(chǔ)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。
當(dāng)使用cglib動態(tài)代理一個類demo時，JVM又做了哪些工作呢？
-
「首先找到demo類中的所有非final的公共方法。」 -
「然后將這些方法轉(zhuǎn)化為字節(jié)碼。」 -
「通過這些字節(jié)碼轉(zhuǎn)化為Class對象。」 -
「最后由MethodInterceptor實(shí)現(xiàn)代理類中所有方法的調(diào)用。」
（1）那么我們通過代碼也來實(shí)現(xiàn)cglib動態(tài)代理，還是創(chuàng)建Myself類，但是此時不需要實(shí)現(xiàn)接口：
public class Myself {
@Override
public void buyCar() {
System.out.println("I'm going to buy a house");
}
}
（2）然后是創(chuàng)建MyMethodInterceptor類實(shí)現(xiàn)MethodInterceptor接口，這個和動態(tài)代理實(shí)現(xiàn)InvocationHandler方式一樣，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一方法的調(diào)用。
public class MyMethodInterceptor implements MethodInterceptor {
@Override
public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {
System.out.println("買車前開始找車源。。。。");
proxy.invokeSuper(obj, args);
System.out.println("買車后辦理手續(xù)。。。。");
return null;
}
}
（3）最后是進(jìn)行測試
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Myself myself= new Myself();
MyMethodInterceptor myMethodInterceptor = new MyMethodInterceptor ();
//cglib 中加強(qiáng)器，用來創(chuàng)建動態(tài)代理
Enhancer enhancer = new Enhancer();
//設(shè)置要創(chuàng)建的代理類
enhancer.setSuperclass(myself.getClass());
// 設(shè)置回調(diào)，這里相當(dāng)于是對于代理類上所有方法的調(diào)用
enhancer.setCallback(myMethodInterceptor );
// 創(chuàng)建代理類
Myself proxy =(Myself)enhancer.create();
proxy.buyCar();
}
}
總結(jié)來說cglib是一個強(qiáng)大的、高性能的Code生產(chǎn)類庫，在Spring中就是通過cglib方式繼承要被代理的類，重寫父類的方法，實(shí)現(xiàn)Aop編程。
cglib創(chuàng)建動態(tài)代理對象的性能時機(jī)要比jdk動態(tài)代理的方式高很多，但是創(chuàng)建對象所花的時間卻要比jdk動態(tài)代理方式多很多。
在應(yīng)用方面單例模式更適合用cglib，無需頻繁的創(chuàng)建對象，相反，則使用jdk動態(tài)代理的方式更加合適。
-End-
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