詳解設計模式之代理模式
設計模式已經跟大家分享很多了常見的模式了,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計模式中三大類創建型中的代理模式,代理模式在業務場景上我們可能不會經常用到,但是面試官卻會經常問一個問題?
請你跟我講講Spring里面AOP的代理模式?jdk的代理模式和cglib的代理模式又啥區別?
清楚和不清楚的同學都可以接著向下看,一定會有收獲。
言歸正傳,接下來開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
- 遠程代理:就是將工作委托給遠程對象(不同的服務器,或者不同的進程)來完成。常見的是用在web Service中。還有就是我們的RPC調用也可以理解為一種遠程代理。
- 保護代理:該模式主要進行安全/權限檢查。(接觸很少)
- 緩存代理:這個很好理解,就是通過存儲來加速調用,比如Sping中的@Cacheable方法,緩存特定的參數獲取到的結果,當下次相同參數調用該方法,直接從緩存中返回數據。
- 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等,或進行延遲初始化
上面只是我們作為了解的概念,接下來再看看代理模式有哪些部分構成。
- Subject(共同接口):客戶端使用的現有接口
- RealSubject(真實對象):真實對象的類
- ProxySubject(代理對象):代理類
從圖中可以看出其實整個接口還是很簡單,就是一個真實對象以及代理對象。
- 目的:提供一個實際代理對象,以便更好的控制實際對象。以上定義來自《設計模式之美》
代碼舉例實現
為了方便理解,還是舉一個例子,不知道大家在讀初中或者高中是否經歷過傳小紙條的過程,假如現在同學A 對同學C有一些話想聊(比如放學相約一起打游戲)但是因為現在是上課時間,又不能大聲說,同學A和同學C之間坐了一個同學B,所以現在同學A只能是先找到同學B把紙條給它,讓他轉告同學C,但是去玩還是不是不去玩,那還是只能真正的同學C自己才能決定。
所以代理模式可以理解為 同學B是同學的C的代理,同學A要找同學C,只能找到同學B,通過同學B轉達同學C,同時將同學的C的執行結果反饋給同學A。
說完了例子還是具體看看代碼的實現吧
- public interface Subject {
- // 共同的接口
- void doSomething();
- }
定義一個共同的接口(即大家要做的事請:放學一起打游戲)
- public class RealSubject implements Subject {
- // 真實對象
- @Override
- public void doSomething() {
- System.out.println("放學去打游戲");
- }
- }
構建一個真實對象,即例子中的同學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();
- // 打印結果: 放學去打游戲
- } 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();
- // 打印結果: 放學去打游戲
- }
- }
構建代理對象,即同學B,那么可以看到同學A并沒有真實接觸到同學C,通過同學B對同學C的代理就能知道同學C放學能不能跟他一起去打游戲
在Main方法里面,有兩種方式來調用真實對象
- 第一種:采用類加載器形式,去加載實列對象,這樣我們就不同關心到底什么時候需要真實的實列化對象
- 第二種:通過傳值的形式,把實列化對象傳過來。(理解為裝飾器模式了)
這里大家要區別一下,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接口。
靜態代理、動態代理和cglib代理分析
靜態代理
在上面的舉的列子實現其實就是靜態代理,大家可以看到整體也比較簡單。但是它的缺點也很明顯
靜態代理需要為每一個對象都創建一個代理類,增加了維護成本以及開發成本,那么為了解決這個問題,動態代理就出來了,不要再固定為每一個需要代理的類而創建一個代理類
動態代理
動態代理合理的避免了靜態代理的那種方式,不用事先為要代理的類而構建好代理類。而是在運行時通過反射機制創建。
在寫動態代理事需要理解兩個東西:Proxy 可以理解為就是調度器,InvocationHandler 增強服務接口可以理解為代理器。所以我個人理解動態代理其實就是一種行為的監聽。
具體的代碼實現舉一個例子:螳螂捕蟬,通過通過螳螂監聽到蟬的動作。方便后面講到多級代理模式。
- public interface BaseService {
- void mainService();
- }
- public class Cicada implements BaseService {
- @Override
- public void mainService() {
- System.out.println("主要業務,以蟬為例,當蟬出現業務調用時,螳螂監聽到");
- }
- }
創建共同接口,以及真實對象蟬
- public class PrayingMantis implements InvocationHandler {
- private BaseService baseService;
- // 這里采用的是構建傳參數,可以用反射,舉的第一個例子有樣式代碼
- public PrayingMantis(BaseService baseService) {
- this.baseService = baseService;
- }
- // 螳螂主要業務,也就是監聽對象
- @Override
- public Object invoke(Object listener, Method method, Object[] args) throws Throwable {
- method.invoke(baseService,args);
- secondaryMain();
- return null;
- }
- // 這里理解增強業務,即我們可以在實現InvocationHandler里面添加其他的業務,比如日志等等。
- private void secondaryMain(){
- System.out.println("螳螂捕蟬 - 次要業務");
- }
- }
創建螳螂類,監聽著蟬的類的動作
- public class BeanFactory {
- public static BaseService newInstanc(Class classFile) {
- // 1. 創建蟬,真實類對象
- BaseService trueCicada = new Cicada();
- // 2.創建代理類 螳螂
- InvocationHandler prayingMantis = new PrayingMantis(trueCicada);
- // 3.向Jvm索要代理對象 其實就是監聽的對象,
- Class classArray[] = {BaseService.class};
- BaseService baseService = (BaseService) Proxy.newProxyInstance(classFile.getClassLoader(), classArray, prayingMantis);
- return baseService;
- }
- // 測試Demo
- public static void main(String[] args) {
- BaseService baseService = newInstanc(Cicada.class);
- baseService.mainService();
- // 測試結果 :主要業務
- // 螳螂捕蟬 - 次要業務
- }
- }
通過結果可以看出當蟬主要業務發生調用時,螳螂能監聽到蟬的業務并且能處理其他業務邏輯,這也就是Spring里面AOP為什么能處理日志切面等。
代理的本質:
- 我認為其實就是一種行為的監聽,對代理對象($proxy InvocationHandler)的一種監聽行為。
代理模式組成:
- 接口:聲明需要被監聽行為
- 代理實現類(InvocationHandler):次要業務,次要業務和主要業務綁定執行
- 代理對象(監聽對象)
- Cglib動態代理
cglib動態代理
其實和jdk的動態代理是很相似的,都是要去實現代理器接口完成。
具體代碼如下:
- public class PrayingMantis implements MethodInterceptor {
- private Cicada cicada;// 代理對象
- 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 - 次要業務");
- }
- public static void main(String[] args) {
- PrayingMantis prayingMantis = new PrayingMantis();
- Cicada instance = prayingMantis.getInstance(new Cicada());
- instance.mainService();
- // 結果:主要業務
- // 螳螂捕蟬 - 次要業務
- }
因為蟬類都是一樣的所以我就不單獨這里再貼出來。
細心的同學已經發現,Cglib 無需通過接口來實現,它是通過實現子類的方式來完成調用的。
- Enhancer 對象把代理對象設置為被代理類的子類來實現動態代理的。因為是采用繼承方式,所以代理類不能加final修飾,否則會報錯。
- final類:類不能被繼承,內部的方法和變量都變成final類型
JDK和Cglib的區別:
- jdk動態代理是利用反射機制生成一個實現代理接口的匿名類,在調用具體方法前調用InvokeHandler來處理
- cglib動態代理是利用ASM開源包,對被代理對象類的class文件加載進來,通過修改其字節碼生成子類來處理
- ASM: 一個 Java 字節碼操控框架。它能被用來動態生成類或者增強既有類的功能。ASM 可以直接產生二進制 class 文件,也可以在類被加載入 Java 虛擬機之前動態改變類行為。Java class 被存儲在嚴格格式定義的 .class 文件里,這些類文件擁有足夠的元數據來解析類中的所有元素:類名稱、方法、屬性以及 Java 字節碼(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,甚至能夠根據用戶要求生成新類。 -- 以上ASM解釋來自簡書
多級動態代理
看完上面的動態代理,不知道大家有沒有想法,實現一個多級動態代理。
還是以螳螂捕蟬為例子,再加上一個黃雀在后,實現多級動態代理模式。
- public class Cardinal implements InvocationHandler {
- // 監聽代理代理對象
- private Object proxyOne;
- public Cardinal(Object proxyOne) {
- this.proxyOne = proxyOne;
- }
- // 螳螂主要業務,也就是監聽對象
- @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 - 次要業務");
- }
- }
創建一個黃雀代理對象,那作為他的真實對象就變成螳螂了,當螳螂對象發生調用時,黃雀就能堅挺到,同時作出對應業務邏輯
- public class BeanFactory {
- public static BaseService newInstanc(Class classFile) {
- // 1. 創建蟬,真實類對象
- BaseService trueCicada = new Cicada();
- // 2.創建代理類 螳螂
- InvocationHandler prayingMantis = new PrayingMantis(trueCicada);
- // 3.向Jvm索要代理對象 其實就是堅挺的對象
- Class classArray[] = {BaseService.class};
- BaseService baseService = (BaseService) Proxy.newProxyInstance(classFile.getClassLoader(), classArray, prayingMantis);
- // 4.創建代理實現類 黃雀 二級代理
- InvocationHandler cardinal = new Cardinal(baseService);
- BaseService secondBaseService = (BaseService) Proxy.newProxyInstance(classFile.getClassLoader(), classArray, cardinal);
- // 假設要實現三級,四級代理,則在黃雀類上再加一層代理即可實現。
- // 省略其他的更多級代理對象
- return secondBaseService;
- }
- // 測試demo
- public static void main(String[] args) {
- BaseService baseService = BeanFactory.newInstanc(Cicada.class);
- baseService.mainService();
- // 結果:主要業務
- // 螳螂捕蟬 - 次要業務
- // 黃雀吃螳螂 - 次要業務
- }
- }
根據這個代碼基本就實現多級代理過程。螳螂監聽著蟬類的動作,黃雀監聽著螳螂類的動作。
同樣的如果要實現三級代理,四級代理也就不是什么難事了,在每一層的上面再加一個代理對象就可以了。
- 動態代理本質還是可以理解為將“次要業務”與“主要業務”解耦合,讓開發者能更加專注于主要業務,提升開發效率,以及維護成本。
總結
代理模式在業務代碼上我個人認為是比較少見的,特別是動態代理基本上是沒有見過。但是代理模式也是我們必須要理解的一種模式,因為學習好代理模式有助于我們去讀一些源碼,排查一些更深層次的問題,或者面對一些業務場景問題,也能有一個很大的提升,設計模式本身也就是為了解決問題而創建出來的。
理解完動態代理現在對我們來說AOP的實現原理也就不言而喻了。
詳細的設計模式到這里就結束了,后面針對一些不常見設計模式我還是會給大家做一個總結吧。
我是敖丙,你知道的越多,你不知道的越多,我們下期見!!!