Java之動態代理簡介
圖截於《大話設計模式》
Proxy模式是常用的設計模式，其特征是代理類與委托類有同樣的接口，代理類主要負責為委托類預處理消息、過濾消息、把消息轉發給委托類，以及事後處理消息等。
用戶可以更加結構圖，自己編碼完成Proxy模式。這種實現稱為靜態代理。
Java提供了java.lang.reflect.Proxy類與InvocationHandler接口，配合反射，可以實現動態代理。靜態代理的代理類與代理操作，都是事先編碼，運行過程種無法修改代理結構。動態代理的代理與代理操作，都是在運行過程中，動態生成，可以在運行過程中，修改代理結構。
InvocationHandler類提供代理操作行為
Proxy類主要負責動態構建代理類，有以下靜態方法：
- InvocationHandler getInvocationHandler(Object proxy)
- Class<?> getProxyClass(ClassLoader loader, Class<?>... interfaces)
- boolean isProxyClass(Class<?> cl)
- Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces, InvocationHandler h)
調用getProxyClass()會動態生成Proxy類的子類，並使用loader參數指定的類加載器加載；第二個參數interfaces指定該子類將要繼承的接口，可以指定多個接口。
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interface Foo { void funcA(); }
Class<?> proxyClass = Proxy.getProxyClass(Foo.class.getClassLoader(), Foo.class); System.out.println(proxyClass.getName()); for (Class<?> interfaceType : proxyClass.getInterfaces()) System.out.println("\t" + interfaceType);
Class<?> proxyClassB = Proxy.getProxyClass(Foo.class.getClassLoader(), Foo.class, AutoCloseable.class); System.out.println(proxyClassB.getName()); for (Class<?> interfaceType : proxyClassB.getInterfaces()) System.out.println("\t" + interfaceType); |
輸出如下：
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testproxy.$Proxy0 interface testproxy.Foo testproxy.$Proxy1 interface testproxy.Foo interface java.lang.AutoCloseable |
由輸出可以推測，調用Proxy.getProxyClass()後，生成子類為：
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$Proxy* extends Proxy implements interfasces |
*為從0開始編號的整數，代表是第幾個被創建的Proxy的子類。interfaces是Proxy.getProxyClass()方法的第二個不定參數。這些類的字節碼創建在內存中。例如上面代碼生成的子類為：
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$Proxy0 extends Proxy implements Foo {...} $Proxy1 extends Proxy implements Foo, AutoCloseable {...} |
實現同接口的Proxy子類，只會被創建一次，擁有共同的Class實例。
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Class<?> proxyClassA = Proxy.getProxyClass(Foo.class.getClassLoader(), Foo.class); Class<?> proxyClassB = Proxy.getProxyClass(Foo.class.getClassLoader(), Foo.class); System.out.println(proxyClassA.getName()); System.out.println(proxyClassB.getName()); |
輸出如下：
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testproxy.$Proxy0 testproxy.$Proxy0 |
由於Proxy類只有一個帶InvocationHandler接口的參數，所有所以需要獲取指定版本的構造函數後，傳入InvocationHandler接口的實現類獲取動態子類的實例。
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Foo fooProxy = (Foo) proxyClass.getConstructor(InvocationHandler.class) .newInstance(handler); |
Proxy類提供的Proxy.newProxyInstance()，一步到位，簡化了獲取動態子類實例的操作。
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Foo fooProxy = (Foo) Proxy.newProxyInstance(Foo.class.getClassLoader(), new Class<?>[] { Foo.class }, handler) |
fooProxy的實例為"$Proxy0 extends Proxy implements Foo {...}"類
InvocationHandler接口有一個invoke()方法需要實現，動態代理類正式調用這個方法執行代理操作。舉個例子：
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class SimpleHandler implements InvocationHandler { final private Object target;
public SimpleHandler(Object target) { // *需要保留委托類的引用 this.target = target; }
@Override public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable { System.out.println("---Proxy before---"); // *不適用第一個參數proxy，使用構造函數保留的引用調用委托類方法 Object result = method.invoke(target, args); System.out.println("---Proxy end---");
return result; } } |
使用以下委托類和代碼測試。
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class FooImp implements Foo { @Override public void funcA() { System.out.println("FooImp"); } }
// Test Foo fooProxy = (Foo) Proxy.newProxyInstance(Foo.class.getClassLoader(), new Class<?>[] { Foo.class }, new SimpleHandler(new FooImp())); fooProxy.funcA(); System.out.println(fooProxy.toString()); |
輸出如下：
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---Proxy before--- FooImp ---Proxy end--- ---Proxy before--- ---Proxy end--- testproxy.FooImp@4aa298b7 |
fooProxy的是實例是Proxy類的動態子類，調用該子類的funcA()方法時，實際上先調用了invoke()方法，再通過反射調用委托類的funcA()方法。
為什麽toString()方法也被代理了？
實際上，Object的equal()、hashCode()也同時被代理的，這個與Proxy子類的構建過程有關，可以參考資料《JDK動態代理實現原理》。
實現InvocationHandler接口時，紅色的註釋指出兩個疑點：
- 為什麽要保留委托類實例的引用？
- 為什麽不使用第一個參數proxy？
這個兩個問題其實是一個問題，invoke()函數的第一個參數proxy引用的實例是Proxy類的動態子類，而不是委托類。如果使用反射調用動態子類的方法，又會再次調用invoke()函數，陷入無限循環中，直到內存移除崩潰。因此，需要保留委托類的引用，讓invoke()方法可以調用到委托類的方法。這樣又引出一個問題，proxy參數又什麽用？
proxy參數可以做為返回值，實現方法鏈。具體可以參考《Understanding "proxy" arguments of the invoke method of java.lang.reflect.InvocationHandler》
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