Spring系列第十五讲 Spring中的Java动态代理技术(上)

时间:2020-10-28 作者:admin

Spring系列第十五讲

为什么要用代理

我们先来看一个案例。

有一个接口IService,如下:

package com.javacode2018.lesson001.demo15;

public interface IService {
    void m1();
    void m2();
    void m3();
}

接口有2个实现类ServiceA和ServiceB,如下:

package com.javacode2018.lesson001.demo15;

public class ServiceA implements IService {
    @Override
    public void m1() {
        System.out.println("我是ServiceA中的m1方法!");
    }

    @Override
    public void m2() {
        System.out.println("我是ServiceA中的m2方法!");
    }

    @Override
    public void m3() {
        System.out.println("我是ServiceA中的m3方法!");
    }
}
package com.javacode2018.lesson001.demo15;

public class ServiceB implements IService {
    @Override
    public void m1() {
        System.out.println("我是ServiceB中的m1方法!");
    }

    @Override
    public void m2() {
        System.out.println("我是ServiceB中的m2方法!");
    }

    @Override
    public void m3() {
        System.out.println("我是ServiceB中的m3方法!");
    }
}

来个测试用例来调用上面类的方法,如下:

package com.javacode2018.lesson001.demo15;

import org.junit.Test;

public class ProxyTest {
    @Test
    public void m1() {
        IService serviceA = new ServiceA();
        IService serviceB = new ServiceB();
        serviceA.m1();
        serviceA.m2();
        serviceA.m3();

        serviceB.m1();
        serviceB.m2();
        serviceB.m3();
    }
}

上面的代码很简单,就不解释了,我们运行一下m1()方法,输出:

我是ServiceA中的m1方法!
我是ServiceA中的m2方法!
我是ServiceA中的m3方法!
我是ServiceA中的m1方法!
我是ServiceA中的m2方法!
我是ServiceA中的m3方法!

上面是我们原本的程序,突然领导有个需求:调用IService接口中的任何方法的时候,需要记录方法的耗时。

此时你会怎么做呢?

IService接口有2个实现类ServiceA和ServiceB,我们可以在这两个类的所有方法中加上统计耗时的代码,如果IService接口有几十个实现,是不是要修改很多代码,所有被修改的方法需重新测试?是不是非常痛苦,不过上面这种修改代码的方式倒是可以解决问题,只是增加了很多工作量(编码 & 测试)。

突然有一天,领导又说,要将这些耗时统计发送到监控系统用来做监控报警使用。

此时是不是又要去一个修改上面的代码?又要去测试?此时的系统是难以维护。

还有假如上面这些类都是第三方以jar包的方式提供给我们的,此时这些类都是class文件,此时我们无法去修改源码。

比较好的方式:可以为IService接口创建一个代理类,通过这个代理类来间接访问IService接口的实现类,在这个代理类中去做耗时及发送至监控的代码,代码如下:

package com.javacode2018.lesson001.demo15;

// IService的代理类
public class ServiceProxy implements IService {
    //目标对象,被代理的对象
    private IService target;

    public ServiceProxy(IService target) {
        this.target = target;
    }

    @Override
    public void m1() {
        long starTime = System.nanoTime();
        this.target.m1();
        long endTime = System.nanoTime();
        System.out.println(this.target.getClass() + ".m1()方法耗时(纳秒):" + (endTime - starTime));
    }

    @Override
    public void m2() {
        long starTime = System.nanoTime();
        this.target.m1();
        long endTime = System.nanoTime();
        System.out.println(this.target.getClass() + ".m1()方法耗时(纳秒):" + (endTime - starTime));
    }

    @Override
    public void m3() {
        long starTime = System.nanoTime();
        this.target.m1();
        long endTime = System.nanoTime();
        System.out.println(this.target.getClass() + ".m1()方法耗时(纳秒):" + (endTime - starTime));
    }
}

ServiceProxy是IService接口的代理类,target为被代理的对象,即实际需要访问的对象,也实现了IService接口,上面的3个方法中加了统计耗时的代码,当我们需要访问IService的其他实现类的时候,可以通过ServiceProxy来间接的进行访问,用法如下:

@Test
public void serviceProxy() {
    IService serviceA = new ServiceProxy(new ServiceA());//@1
    IService serviceB = new ServiceProxy(new ServiceB()); //@2
    serviceA.m1();
    serviceA.m2();
    serviceA.m3();

    serviceB.m1();
    serviceB.m2();
    serviceB.m3();
}

上面代码重点在于@1和@2,创建的是代理对象ServiceProxy,ServiceProxy构造方法中传入了被代理访问的对象,现在我们访问ServiceA或者ServiceB,都需要经过ServiceProxy,运行输出:

我是ServiceA中的m1方法!
class com.javacode2018.lesson001.demo15.ServiceA.m1()方法耗时(纳秒):90100
我是ServiceA中的m1方法!
class com.javacode2018.lesson001.demo15.ServiceA.m1()方法耗时(纳秒):31600
我是ServiceA中的m1方法!
class com.javacode2018.lesson001.demo15.ServiceA.m1()方法耗时(纳秒):25800
我是ServiceB中的m1方法!
class com.javacode2018.lesson001.demo15.ServiceB.m1()方法耗时(纳秒):142100
我是ServiceB中的m1方法!
class com.javacode2018.lesson001.demo15.ServiceB.m1()方法耗时(纳秒):35000
我是ServiceB中的m1方法!
class com.javacode2018.lesson001.demo15.ServiceB.m1()方法耗时(纳秒):32900

上面实现中我们没有去修改ServiceA和ServiceB中的方法,只是给IService接口创建了一个代理类,通过代理类去访问目标对象,需要添加的一些共有的功能都放在代理中,当领导有其他需求的时候,我们只需修改ServiceProxy的代码,方便系统的扩展和测试。

假如现在我们需要给系统中所有接口都加上统计耗时的功能,若按照上面的方式,我们需要给每个接口创建一个代理类,此时代码量和测试的工作量也是巨大的,那么我们能不能写一个通用的代理类,来满足上面的功能呢?

通用代理的2种实现:

jdk动态代理

cglib代理

jdk动态代理详解

jdk中为实现代理提供了支持,主要用到2个类:

java.lang.reflect.Proxy
java.lang.reflect.InvocationHandler

jdk自带的代理使用上面有个限制,只能为接口创建代理类,如果需要给具体的类创建代理类,需要用后面要说的cglib

java.lang.reflect.Proxy

这是jdk动态代理中主要的一个类,里面有一些静态方法会经常用到,我们来熟悉一下:

getProxyClass方法

为指定的接口创建代理类,返回代理类的Class对象

public static Class<?> getProxyClass(ClassLoader loader,
                                         Class<?>... interfaces)

参数说明:

loader:定义代理类的类加载器

interfaces:指定需要实现的接口列表,创建的代理默认会按顺序实现interfaces指定的接口

newProxyInstance方法

创建代理类的实例对象

public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,
                                          Class<?>[] interfaces,
                                          InvocationHandler h)

这个方法先为指定的接口创建代理类,然后会生成代理类的一个实例,最后一个参数比较特殊,是InvocationHandler类型的,这个是个借口如下:

public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
        throws Throwable;

上面方法会返回一个代理对象,当调用代理对象的任何方法的时候,会就被InvocationHandler接口的invoke方法处理,所以主要代码需要卸载invoke方法中,稍后会有案例细说。

isProxy方法

判断指定的类是否是一个代理类

public static boolean isProxyClass(Class<?> cl)

getInvocationHandler方法

获取代理对象的InvocationHandler对象

public static InvocationHandler getInvocationHandler(Object proxy)
        throws IllegalArgumentException

上面几个方法大家熟悉一下,下面我们来看创建代理具体的2种方式。

创建代理:方式一

步骤

1.调用Proxy.getProxyClass方法获取代理类的Class对象
2.使用InvocationHandler接口创建代理类的处理器
3.通过代理类和InvocationHandler创建代理对象
4.上面已经创建好代理对象了,接着我们就可以使用代理对象了

案例

先来个接口IService

package com.javacode2018.lesson001.demo16;

public interface IService {
    void m1();
    void m2();
    void m3();
}

创建IService接口的代理对象

@Test
public void m1() throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
    // 1. 获取接口对应的代理类
    Class<IService> proxyClass = (Class<IService>) Proxy.getProxyClass(IService.class.getClassLoader(), IService.class);
    // 2. 创建代理类的处理器
    InvocationHandler invocationHandler = new InvocationHandler() {
        @Override
        public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
            System.out.println("我是InvocationHandler,被调用的方法是:" + method.getName());
            return null;
        }
    };
    // 3. 创建代理实例
    IService proxyService = proxyClass.getConstructor(InvocationHandler.class).newInstance(invocationHandler);
    // 4. 调用代理的方法
    proxyService.m1();
    proxyService.m2();
    proxyService.m3();
}

运行输出

我是InvocationHandler,被调用的方法是:m1
我是InvocationHandler,被调用的方法是:m2
我是InvocationHandler,被调用的方法是:m3

创建代理:方式二

创建代理对象有更简单的方式。

1.使用InvocationHandler接口创建代理类的处理器
2.使用Proxy类的静态方法newProxyInstance直接创建代理对象
3.使用代理对象

案例

@Test
public void m2() throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
    // 1. 创建代理类的处理器
    InvocationHandler invocationHandler = new InvocationHandler() {
        @Override
        public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
            System.out.println("我是InvocationHandler,被调用的方法是:" + method.getName());
            return null;
        }
    };
    // 2. 创建代理实例
    IService proxyService = (IService) Proxy.newProxyInstance(IService.class.getClassLoader(), new Class[]{IService.class}, invocationHandler);
    // 3. 调用代理的方法
    proxyService.m1();
    proxyService.m2();
    proxyService.m3();
}

运行输出:

我是InvocationHandler,被调用的方法是:m1
我是InvocationHandler,被调用的方法是:m2
我是InvocationHandler,被调用的方法是:m3

案例:任意接口中的方法耗时统计

下面我们通过jdk动态代理实现一个通用的代理,解决统计所有接口方法耗时的问题。

主要的代码在代理处理器InvocationHandler实现上面,如下:

package com.javacode2018.lesson001.demo16;

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;

public class CostTimeInvocationHandler implements InvocationHandler {

    private Object target;

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

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        long starTime = System.nanoTime();
        Object result = method.invoke(this.target, args);//@1
        long endTime = System.nanoTime();
        System.out.println(this.target.getClass() + ".m1()方法耗时(纳秒):" + (endTime - starTime));
        return result;
    }

    /**
     * 用来创建targetInterface接口的代理对象
     *
     * @param target          需要被代理的对象
     * @param targetInterface 被代理的接口
     * @param <T>
     * @return
     */
    public static <T> T createProxy(Object target, Class<T> targetInterface) {
        if (!targetInterface.isInterface()) {
            throw new IllegalStateException("targetInterface必须是接口类型!");
        } else if (!targetInterface.isAssignableFrom(target.getClass())) {
            throw new IllegalStateException("target必须是targetInterface接口的实现类!");
        }
        return (T) Proxy.newProxyInstance(target.getClass().getClassLoader(), target.getClass().getInterfaces(), new CostTimeInvocationHandler(target));
    }
}

上面主要是createProxy方法用来创建代理对象,2个参数:

target:目标对象,需要实现targetInterface接口

targetInterface:需要创建代理的接口

invoke方法中通过method.invoke(this.target, args)调用目标方法,然后统计方法的耗时。

测试用例

@Test
public void costTimeProxy() {
    IService serviceA = CostTimeInvocationHandler.createProxy(new ServiceA(), IService.class);
    IService serviceB = CostTimeInvocationHandler.createProxy(new ServiceB(), IService.class);
    serviceA.m1();
    serviceA.m2();
    serviceA.m3();

    serviceB.m1();
    serviceB.m2();
    serviceB.m3();
}

运行输出

我是ServiceA中的m1方法!
class com.javacode2018.lesson001.demo16.ServiceA.m1()方法耗时(纳秒):61300
我是ServiceA中的m2方法!
class com.javacode2018.lesson001.demo16.ServiceA.m1()方法耗时(纳秒):22300
我是ServiceA中的m3方法!
class com.javacode2018.lesson001.demo16.ServiceA.m1()方法耗时(纳秒):18700
我是ServiceB中的m1方法!
class com.javacode2018.lesson001.demo16.ServiceB.m1()方法耗时(纳秒):54700
我是ServiceB中的m2方法!
class com.javacode2018.lesson001.demo16.ServiceB.m1()方法耗时(纳秒):27200
我是ServiceB中的m3方法!
class com.javacode2018.lesson001.demo16.ServiceB.m1()方法耗时(纳秒):19800

我们再来的接口,也需要统计耗时的功能,此时我们无需去创建新的代理类即可实现同样的功能,如下:

IUserService接口

package com.javacode2018.lesson001.demo16;

public interface IUserService {
    /**
     * 插入用户信息
     * @param name
     */
    void insert(String name);
}

IUserService接口实现类:

package com.javacode2018.lesson001.demo16;

public class UserService implements IUserService {
    @Override
    public void insert(String name) {
        System.out.println(String.format("用户[name:%s]插入成功!", name));
    }
}

测试用例

@Test
public void userService() {
    IUserService userService = CostTimeInvocationHandler.createProxy(new UserService(), IUserService.class);
    userService.insert("路人甲Java");
}

运行输出:

用户[name:路人甲Java]插入成功!
class com.javacode2018.lesson001.demo16.UserService.m1()方法耗时(纳秒):193000

上面当我们创建一个新的接口的时候,不需要再去新建一个代理类了,只需要使用CostTimeInvocationHandler.createProxy创建一个新的代理对象就可以了,方便了很多。

Proxy使用注意

  1. jdk中的Proxy只能为接口生成代理类,如果你想给某个类创建代理类,那么Proxy是无能为力的,此时需要我们用到下面要说的cglib了。

  2. Proxy类中提供的几个常用的静态方法大家需要掌握

  3. 通过Proxy创建代理对象,当调用代理对象任意方法时候,会被InvocationHandler接口中的invoke方法进行处理,这个接口内容是关键

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