深入理解Java动态代理与静态代理

前言

一、静态代理

静态代理的使用

与装饰者模式的区别

二、动态代理

JDK 动态代理

CGlib 动态代理实现

前言

学习 Spring 的过程中，不可避免要掌握代理模式。这篇文章总结一下代理模式。顾名思义，代理，就是你委托别人帮你办事，所以代理模式也有人称作委托模式的。比如领导要做什么事，可以委托他的秘书去帮忙做，这时就可以把秘书看做领导的代理。下面将以这个例子来讲解。
代理模式又分为静态代理和动态代理。

一、静态代理 静态代理的使用

静态代理，代理类和被代理的类实现了同样的接口，代理类同时持有被代理类的引用，这样，当我们需要调用被代理类的方法时，可以通过调用代理类的方法来做到。

举例：假设领导的工作是开会和给员工考评。

先定义一个接口：

package com.sharpcj;
public interface IWork {
    void meeting();
    int evaluate(String name);
}

然后定义领导类：

package com.sharpcj;
import java.util.Random;
public class Leader implements IWork {
    @Override
    public void meeting() {
        System.out.println("领导早上要组织会议");
    }
    @Override
    public int evaluate(String name) {
        int score = new Random(System.currentTimeMillis()).nextInt(20) + 80;
        System.out.println(String.format("领导给%s的考评为%s分", name, score));
        return score;
    }
}

秘书类：

package com.sharpcj;
public class Secretary implements IWork {
    private Leader mLeader;
    public Secretary(Leader mLeader) {
        this.mLeader = mLeader;
    }
    @Override
    public void meeting() {
        System.out.println("秘书先给老板准备材料");
        mLeader.metting();
    }
    @Override
    public int evaluate(String name) {
        return mLeader.evaluate(name);
    }
}

测试类：

package com.sharpcj;
public class TestApp {
    public static void main(String[] args) {
        Leader leader = new Leader();
        Secretary secretary = new Secretary(leader);
        secretary.meeting();
        secretary.evaluate("Joy");
    }
}

执行结果：

这个代码很简单，注意在调用Secretary类的 meeting 方法时，我们调用了Leader类的 meeting 的方法，在此之前，我们还扩充了该方法。这时有的人可能有疑惑了，这看起来有点是装饰者模式了。这到底怎么回事？

与装饰者模式的区别

实际上，在装饰器模式和代理模式之间还是有很多差别的。装饰器模式关注于在一个对象上动态的添加方法，然而代理模式关注于控制对对象的访问。换句话说，用代理模式，代理类（proxy class）可以对它的客户隐藏一个对象的具体信息。因此，当使用代理模式的时候，我们常常在一个代理类中创建一个对象的实例。并且，当我们使用装饰器模式的时候，我们通常的做法是将原始对象作为一个参数传给装饰者的构造器。

我们可以用另外一句话来总结这些差别：使用代理模式，代理和真实对象之间的的关系通常在编译时就已经确定了，而装饰者能够在运行时递归地被构造。

先看看两者的 UML 类图区别：

代理模式：

装饰者模式：

两者伪代码：

代理模式:

Interface Subject {
    void doAction()
}
public class RealSubject implements Subject{
    @Override
    public void doAction() {};
}
public class Proxy implements Subject{
       private RealSubject realSubject;
       public Proxy(RealSubject realSubject) {
             //关系在编译时确定
            this.realSubject = realSubject;
       }
       @Override
       public void doAction() {
             ….
             realSubject.doAction();
             ….
       }
}

装饰者模式;

Interface Component {
    void doAction()
}
public class ConcreteComponent implement Component {
    @Override
    public void doAction() {};
}
public class Decorator implements Component {
       private Component component;
       public Decorator(Component component) {
             //关系在编译时确定
            this.component = new component;
       }
       public void doAction() {
             ….
             component.doAction();
             ….
       }
}

其实代理模式和装饰者模式侧重点不一样，代理模式重点在于明确了被代理的类。如上例中，秘书很明确要代理的是的领导。而装饰者模式侧重于拓展类的方法，装饰类持有的实现Component接口的类的对象不是固定的，也就是说，装饰类可以根据在调用时传入的参数，装饰任意一个实现了 Component 接口的类。

二、动态代理

动态代理的根据实现方式的不同可以分为 JDK 动态代理和 CGlib 动态代理。

JDK 动态代理：利用反射机制生成一个实现代理接口的类，在调用具体方法前调用InvokeHandler来处理。
CGlib 动态代理：利用ASM（开源的Java字节码编辑库，操作字节码）开源包，将代理对象类的class文件加载进来，通过修改其字节码生成子类来处理。
区别：JDK代理只能对实现接口的类生成代理；CGlib是针对类实现代理，对指定的类生成一个子类，并覆盖其中的方法，这种通过继承类的实现方式，不能代理final修饰的类。

JDK 动态代理

还是以上面的例子为例：
首先，定一个类实现 InvocationHandler 接口，并实现 invoke 方法：

package com.sharpcj;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
public class WorkInvocationHandler implements InvocationHandler {
    private Object object;
    public WorkInvocationHandler(Object object) {
        this.object = object;
    }
    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        System.out.println("object: " + object.getClass().getSimpleName());
        System.out.println("proxy: " + proxy.getClass().getSimpleName());
        if ("meeting".equals(method.getName())) {
            System.out.println("代理先准备会议材料...");
            return method.invoke(object, args);
        } else if ("evaluate".equals(method.getName())) {
            if(args[0] instanceof String) {
                if ("James".equals(args[0])) {
                    System.out.println("James 犯过错误，所以考评分数较低...");
                    return 70;
                }
            }
            return method.invoke(object, args);
        }
        return null;
    }
}

然后通过 Proxy.newProxyInstance() 方法创建代理对象：

package com.sharpcj;
import java.lang.reflect.Proxy;
public class TestApp {
    public static void main(String[] args) {
        /*Leader leader = new Leader();
        Secretary secretary = new Secretary(leader);
        secretary.meeting();
        secretary.evaluate("Joy");*/
        Leader leader = new Leader();
        IWork proxy = (IWork) Proxy.newProxyInstance(Leader.class.getClassLoader(),
                new Class[]{IWork.class}, new WorkInvocationHandler(leader));
        proxy.meeting();
        proxy.evaluate("Joy");
        proxy.evaluate("James");
    }
}

输出结果：

我们看到，通过 WorkInvocationHandler 类，我们同样可以代理 Leader 类的方法的实现，实际上我们实现的是任意的方法的实现，只是我们在创建代理对象的时候传入的是 Iwork 接口以及 Leader 类对象。

这里需要注意的是：在 InvocationHandler 接口的 invoke 方法中第一个参数 proxy, 并不是我们调用方法的对象，那这个参数是什么呢？代码中，我特别增加相应打印，打印出了 proxy 的类名，实际上 proxy 是代理对象本身，它的意义在于，我们可以在 invoke 方法中，返回该代理对象，然后进行连续调用。

看如下例子：

package com.sharpcj.proxytest;
public interface IWork {
    IWork work(String subject);
}

package com.sharpcj.proxytest;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
public class WorkInvocationHandler implements InvocationHandler {
    private Object object;
    public WorkInvocationHandler(Object object) {
        this.object = object;
    }
    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        if ("work".equals(method.getName())){
            System.out.println("--- work: " + args[0]);
            return proxy;
        }
        return null;
    }
}

package com.sharpcj.proxytest;
import java.lang.reflect.Proxy;
public class TestApp {
    public static void main(String[] args) {
        IWork worker = (IWork) Proxy.newProxyInstance(IWork.class.getClassLoader(), new Class[]{IWork.class},
                new WorkInvocationHandler(new IWork() {
                    @Override
                    public IWork work(String subject) {
                        return null;
                    }
                }));
        worker.work("AAA").work("BBB").work("CCC");
    }
}

结果如下：

CGlib 动态代理实现

首先添加 cglib 依赖

build.gradle 文件：

... 
dependencies {
    // 引入 cglib 库
    compile 'cglib:cglib:3.1'
    testCompile group: 'junit', name: 'junit', version: '4.12'
}
...

前面说了，cglib 针对类进行代理，我们以上面的 Leader 类为例，先创建一个类实现 MethodInterceptor接口：

package com.sharpcj;
import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;
import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;
import java.lang.reflect.Method;
public class LeaderMethodInterceptor implements MethodInterceptor {
    @Override
    public Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
        if ("meeting".equals(method.getName())) {
            System.out.println("代理先准备会议材料...");
            return methodProxy.invokeSuper(o, objects);
        } else if ("evaluate".equals(method.getName())) {
            if(objects[0] instanceof String) {
                if ("James".equals(objects[0])) {
                    System.out.println("James 犯过错误，所以考评分数较低...");
                    return 70;
                }
            }
            return methodProxy.invokeSuper(o, objects);
        }
        return null;
    }
}

测试代码：

package com.sharpcj;
import net.sf.cglib.core.DebuggingClassWriter;
import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;
import java.lang.reflect.Proxy;
public class TestApp {
    public static void main(String[] args) {
        // System.setProperty(DebuggingClassWriter.DEBUG_LOCATION_PROPERTY, "D:\temp\code");  //保存生成的 class 文件
        Enhancer enhancer = new Enhancer(); // 通过CGLIB动态代理获取代理对象的过程
        enhancer.setSuperclass(Leader.class); // 设置enhancer对象的父类
        enhancer.setCallback(new LeaderMethodInterceptor()); // 设置enhancer的回调对象
        Leader proxy= (Leader)enhancer.create(); // 创建代理对象
        // 通过代理对象调用目标方法
        proxy.meeting();
        proxy.evaluate("Joy");
        proxy.evaluate("James");
    }
}

结果如下：