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Java如何实现JDK动态代理

概念代理:为控制A对象,而创建出新B对象,由B对象代替执行A对象所有操作,称之为代理。一个代理体系建立涉及到3个参与角色:真实对象(A),代理对象(B),客户端。其中的代理对象(B)起到中介作用,连通真实对象(A)与客户端,如果进一步拓展,代理对象可以实现更加复杂逻辑,比如对真实对象进行访问控制。案例需求:员工业务层接口调用save需要admin权限,调用list不需要权限,没权限调用时抛出异常提示。静态代理/***代理接口*/publicinterfaceIEmployeeService{voidsav

本文目录

    概念

    代理:为控制A对象,而创建出新B对象,由B对象代替执行A对象所有操作,称之为代理。一个代理体系建立涉及到3个参与角色:真实对象(A),代理对象(B),客户端。

    其中的代理对象(B)起到中介作用,连通真实对象(A)与客户端,如果进一步拓展,代理对象可以实现更加复杂逻辑,比如对真实对象进行访问控制。

    案例

    需求:员工业务层接口调用save需要admin权限,调用list不需要权限,没权限调用时抛出异常提示。

    静态代理

    /**
     * 代理接口
     */
    public interface IEmployeeService {
        void save();
     
        void list();
    }
    /**
     * 真实对象
     */
    public class EmployeeServiceImpl implements IEmployeeService {
        @Override
        public void save() {
            System.out.println("EmployeeServiceImpl-正常的save....");
        }
        @Override
        public void list() {
            System.out.println("EmployeeServiceImpl-正常的list....");
        }
    }
    /**
     * 模拟当前登录用户对象
     */
    public class SessionHolder {
        private static String currentUser;
        public static String  getCurrentUser(){
            return currentUser;
        }
        public static void   setCurrentUser(String currentUser){
            SessionHolder.currentUser = currentUser;
        }
    }
    /**
     * 代理对象
     */
    public class EmployeeProxy implements IEmployeeService {
        //真实对象
        private EmployeeServiceImpl employeeService;
        public EmployeeProxy(EmployeeServiceImpl employeeService){
            this.employeeService = employeeService;
        }
        @Override
        public void save() {
            //权限判断
            if("admin".equals(SessionHolder.getCurrentUser())){
                employeeService.save();
            }else{
                throw new RuntimeException("当前非admin用户,不能执行save操作");
            }
        }
        @Override
        public void list() {
            employeeService.list();
        }
    }
    public class App {
        public static void main(String[] args) {
            System.out.println("----------------真实对象--------------------");
            EmployeeServiceImpl employeeService = new EmployeeServiceImpl();
            employeeService.list();
            employeeService.save();
            System.out.println("----------------代理对象--------------------");
            SessionHolder.setCurrentUser("dafei");  //设置权限(当前登录用户)
            EmployeeProxy employeeProxy = new EmployeeProxy(employeeService);
            employeeProxy.list();
            employeeProxy.save();
        }
    }
    ----------------真实对象--------------------
    EmployeeServiceImpl-正常的list....
    EmployeeServiceImpl-正常的save....
    ----------------代理对象--------------------
    EmployeeServiceImpl-正常的list....
    Exception in thread "main" java.lang.RuntimeException: 当前非admin用户,不能执行save操作
    	at com.langfeiyes.pattern.proxy.demo.EmployeeProxy.save(EmployeeProxy.java:20)
    	at com.langfeiyes.pattern.proxy.demo.App.main(App.java:16)

    使用真实对象EmployeeServiceImpl 直接调用时,不管是list 还是save都能直接访问,但不符合需求上的admin权限限制。如果使用代理对象EmployeeProxy,可以完成需求实现。

    通过直接创建新类新类代理对象方式完成代理逻辑,这种方式称之为静态代理模式。

    JDK动态代理模式

    Java常用的动态代理模式有JDK动态代理,也有cglib动态代理,此处重点讲解JDK的动态代理

    还是原来的需求,前面的IEmployeeService EmployeeServiceImpl SessionHolder 都没变,新加一个JDK代理控制器-EmployeeInvocationHandler

    /**
     * jdk动态代理控制类,由它牵头代理类获取,代理方法的执行
     */
    public class EmployeeInvocationHandler  implements InvocationHandler {
        //真实对象-EmployeeServiceImpl
        private Object target;
        public EmployeeInvocationHandler(Object target){
            this.target = target;
        }
        //获取jvm在内存中生成代理对象
        public Object getProxy(){
            return  Proxy.newProxyInstance(
                    target.getClass().getClassLoader(),
                    target.getClass().getInterfaces(),
                    this);
        }
        //代理对象控制执行方法
        //参数1:代理对象
        //参数2:真实对象的方法(使用方式得到方法对象)
        //参数3:真实对象方法参数列表
        //此处是代理对象对外暴露的可编辑的方法处理场所,代理对象每调用一个次方法,就会执行一次invoke
        @Override
        public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
            String name = method.getName();
            if("save".equals(name) && !"admin".equals(SessionHolder.getCurrentUser())){
                throw new RuntimeException("当前非admin用户,不能执行save操作");
            }
            return method.invoke(target, args);
        }
    }

    测试App类稍微改动下:

    public class App {
        public static void main(String[] args) {
            System.out.println("----------------真实对象--------------------");
            EmployeeServiceImpl employeeService = new EmployeeServiceImpl();
            employeeService.list();
            employeeService.save();
     
            System.out.println("----------------代理对象--------------------");
            SessionHolder.setCurrentUser("dafei");
            EmployeeInvocationHandler handler = 
                new EmployeeInvocationHandler(employeeService);
            IEmployeeService proxy = (IEmployeeService) handler.getProxy();
            proxy.list();
            proxy.save();
     
        }
    }

    上面代码一样可以实现需求,跟静态代理区别就在于少创建了代理对象。此时存在疑问点,没有创建代理对象,为啥可以实现代理类调用呢??

    原理分析

    先抛出结论JDK动态代理底层实现原理:使用接口实现方式,运行时,在内存中动态构建出一个类,然后编译,执行。这个类是一次性的,JVM停止,代理类就消失。

    参与角色 要理解JDK动态代理原理,首先得了解JDK动态代理涉及到的类

    Java如何实现JDK动态代理

    InvocationHandler:真实对象方法调用处理器,内置invoke方法,其功能:为真实对象定制代理逻辑

    EmployeeInvocationHandler:员工服务真实对象方法调用处理器,此类有3个用途: 1>设置真实对象

         //真实对象-EmployeeServiceImpl
        private Object target;
        public EmployeeInvocationHandler(Object target){
            this.target = target;
        }

    2>定制代理方法实现逻辑

    为真实对象save方法添加了权限校验逻辑

        //代理对象控制执行方法
        //参数1:代理对象
        //参数2:真实对象的方法(使用方式得到方法对象)
        //参数3:真实对象方法参数列表
        //此处是代理对象对外暴露的可编辑的方法处理场所,代理对象每调用一个次方法,就会执行一次invoke
        @Override
        public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
            String name = method.getName();
            if("save".equals(name) && !"admin".equals(SessionHolder.getCurrentUser())){
                throw new RuntimeException("当前非admin用户,不能执行save操作");
            }
            return method.invoke(target, args);
        }

    3>返回代理对象

    方法执行完之后,返回一个名为:$ProxyX的代理类(其中的X是序号,一般默认为0),这代理类由JDK动态构建出来。

        //获取jvm在内存中生成代理对象
        public Object getProxy(){
            return  Proxy.newProxyInstance(
                    target.getClass().getClassLoader(),
                    target.getClass().getInterfaces(),
                    this);
        }

    Proxy:动态代理控制类,是JDK动态生成的$ProxyX类的父类,它作用如下:
    1>通过调用ProxyBuilder 类builder方法构建代理对象类

    private static Constructor getProxyConstructor(Class caller,
                                                          ClassLoader loader,
                                                          Class... interfaces){
                return proxyCache.sub(intf).computeIfAbsent(
                    loader,
                    (ld, clv) -> new ProxyBuilder(ld, clv.key()).build()
                );
    }

    2>通过newProxyInstance方法返回$ProxyX类的实例

       public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,
                                              Class[] interfaces,
                                              InvocationHandler h) {
        //...
       }

    $Proxy0:App类运行时,JDK动态构建出来的代理类,继承至Proxy类

    public class App {
        public static void main(String[] args) {
            //System.setProperty("sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles", "true");
            System.setProperty("jdk.proxy.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles", "true");
            System.out.println("----------------真实对象--------------------");
            EmployeeServiceImpl employeeService = new EmployeeServiceImpl();
            employeeService.list();
            employeeService.save();
            System.out.println("----------------代理对象--------------------");
            SessionHolder.setCurrentUser("dafei");
            EmployeeInvocationHandler handler = 
                         new EmployeeInvocationHandler(employeeService);
            IEmployeeService proxy = (IEmployeeService) handler.getProxy();
            proxy.list();
            proxy.save();
     
        }
    }

    默认情况下JVM是不保存动态创建代理类字节码对象的,可以在main方法中配置代理参数让字节码保留

    //JDK8之前
    System.setProperty("sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles", "true");
    //JDK8之后
    System.setProperty("jdk.proxy.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles", "true");

    执行完之后,会在项目根目录生成代理类字节码对象。 

    Java如何实现JDK动态代理

    为了方便解读,将一些不需要的方法剔除之后

    $Proxy0类

    public class $Proxy0 extends Proxy implements IEmployeeService {
        private static Method m4;
        private static Method m3;
        static {
            try {
                m4 = Class.forName("com.langfeiyes.proxy.demo.IEmployeeService")
                     .getMethod("save");
                m3 = Class.forName("com.langfeiyes.proxy.demo.IEmployeeService")
                     .getMethod("list");
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        public $Proxy0(InvocationHandler var1) throws Throwable {
            super(var1);
        }
        public final void save() throws Throwable {
            super.h.invoke(this, m4, (Object[])null);
        }
     
        public final void list() throws  Throwable{
            super.h.invoke(this, m3, (Object[])null);
        }
    }

    从源码上看,$Proxy0的特点:

    • 1>继承了Proxy类,实现了IEmployeeService 接口

    • 2>通过静态块的方式反射IEmployeeService接口save与list方法,得到他们的方法对象Method

    • 3>调用父类构造器,需要传入InvocationHandler 参数

    • 4>重写IEmployeeService接口的save list方法靠的是父类Proxy的h属性.invoke方法

    真相大白

    下图所有参与动态代理的类:

    Java如何实现JDK动态代理

     下图是上图的操作时序图,跟着走就对了

    Java如何实现JDK动态代理

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