作者 | mjzuo
責(zé)編 | 王曉曼
出品 | CSDN 博客
在說(shuō)動(dòng)態(tài)代理之前，先來(lái)簡(jiǎn)單看下代理模式。
代理是最基本的設(shè)計(jì)模式之一。它能夠插入一個(gè)用來(lái)替代“實(shí)際”對(duì)象的“代理”對(duì)象，來(lái)提供額外的或不同的操作。這些操作通常涉及與“實(shí)際”對(duì)象的通信，因此“代理”對(duì)象通常充當(dāng)著中間人的角色。
代理模式
代理對(duì)象為“實(shí)際”對(duì)象提供一個(gè)替身或占位符以控制對(duì)這個(gè)“實(shí)際”對(duì)象的訪問(wèn)。被代理的對(duì)象可以是遠(yuǎn)程的對(duì)象，創(chuàng)建開(kāi)銷大的對(duì)象或需要安全控制的對(duì)象。來(lái)看下類圖：
再來(lái)看下類圖對(duì)應(yīng)代碼，這是 IObject 接口，真實(shí)對(duì)象 RealObj 和代理對(duì)象 ObjProxy 都實(shí)現(xiàn)此接口：
/**
* 為實(shí)際對(duì)象Tested和代理對(duì)象TestedProxy提供對(duì)外接口
*/
public interface IObject {
void request;
}
RealObj 是實(shí)際處理 request 邏輯的對(duì)象，但是出于設(shè)計(jì)的考量，需要對(duì)RealObj內(nèi)部的方法調(diào)用進(jìn)行控制訪問(wèn)。
public class RealObject implements IObject {
@Override
public void request {
// 模擬一些操作
}
}
ObjProxy 是 RealObj 的代理類，其同樣實(shí)現(xiàn)了 IObject 接口，所以具有相同的對(duì)外方法。客戶端與 RealObj 的所有交互，都必須通過(guò) ObjProxy。
public class ObjProxy implements IObject {
IObject realT;
public ObjProxy(IObject t) {
realT = t;
}
@Override
public void request {
if (isAllow)
realT.request;
}
/**
* 模擬針對(duì)請(qǐng)求的校驗(yàn)判斷
*/
private boolean isAllow {
return true;
}
}
番外
代理模式和裝飾者模式不管是在類圖，還是在代碼實(shí)現(xiàn)上，幾乎是一樣的，但我們?yōu)楹芜€要進(jìn)行劃分呢？其實(shí)學(xué)設(shè)計(jì)模式，不能拘泥于格式，不能死記形式，重要的是要理解模式背后的意圖，意圖只有一個(gè)，但實(shí)現(xiàn)的形式卻可能多種多樣。這也就是為何那么多變體依然屬于xx設(shè)計(jì)模式的原因。
代理模式的意圖是替代真正的對(duì)象以實(shí)現(xiàn)訪問(wèn)控制，而裝飾者模式的意圖是為對(duì)象加入額外的行為。
動(dòng)態(tài)代理
JAVA 的動(dòng)態(tài)代理可以動(dòng)態(tài)的創(chuàng)建代理并動(dòng)態(tài)的處理所代理方法的調(diào)用，在動(dòng)態(tài)代理上所做的所以調(diào)用都會(huì)被重定向到單一的調(diào)用處理器上，它的工作是揭示調(diào)用的類型并確定相應(yīng)的策略。類圖見(jiàn)下：
還以上面的代碼為例，這是對(duì)外的接口 IObject：
public interface IObject {
void request;
}
這是 InvocationHandler 的實(shí)現(xiàn)類，類圖中 Proxy 的方法調(diào)用都會(huì)被系統(tǒng)傳入此類，即 invoke 方法，而 ObjProxyHandler 又持有著 RealObject 實(shí)例，所以 ObjProxyHandler 是“真正”對(duì) RealObject 對(duì)象進(jìn)行訪問(wèn)控制的代理類。
public class ObjProxyHandler implements InvocationHandler {
IObject realT;
public ObjProxyHandler(IObject t) {
realT = t;
}
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
throws Throwable {
// request方法時(shí)，進(jìn)行校驗(yàn)
if (method.getName.equals("request") && !isAllow)
return ;
return method.invoke(realT, args);
}
/**
* 模擬針對(duì)請(qǐng)求的校驗(yàn)判斷
*/
private boolean isAllow {
return false;
}
}
RealObj 是實(shí)際處理 request 邏輯的對(duì)象。
public class RealObject implements IObject {
@Override
public void request {
// 模擬一些操作
}
}
動(dòng)態(tài)代理的使用方法如下：我們通過(guò) Proxy.newProxyInstance 靜態(tài)方法來(lái)創(chuàng)建代理，其參數(shù)如下，一個(gè)類加載器、一個(gè)代理實(shí)現(xiàn)的接口列表、一個(gè) InvocationHandler 的接口實(shí)現(xiàn)。
public void startTest {
IObject proxy = (IObject) Proxy.newProxyInstance(
IObject.class.getClassLoader,
new Class{IObject.class},
new ObjProxyHandler(new RealObject));
proxy.request; // ObjProxyHandler的invoke方法會(huì)被調(diào)用
}
Proxy源碼
來(lái)看下Proxy 源碼，當(dāng)我們 newProxyInstance(…) 時(shí)，首先系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行判空處理，之后獲取我們實(shí)際的 Proxy 代理類 Class 對(duì)象，再通過(guò)一個(gè)參數(shù)的構(gòu)造方法生成我們的代理對(duì)象 p（p : 返回值），這里能看出來(lái) p 是持有我們的對(duì)象 h 的。注意 cons.setAccessible(true) 表示，即使是 cl 是私有構(gòu)造，也可以獲得對(duì)象。源碼見(jiàn)下：
public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,
Class<?>[] interfaces,
InvocationHandler h)
throws IllegalArgumentException
{
Objects.requireNon(h);
final Class<?> intfs = interfaces.clone;
/*
* Look up or generate the designated proxy class.
*/
Class<?> cl = getProxyClass0(loader, intfs);
...
final Constructor<?> cons = cl.getConstructor(constructorParams);
final InvocationHandler ih = h;
if (!Modifier.isPublic(cl.getModifiers)) {
cons.setAccessible(true);
// END Android-removed: Excluded AccessController.doPrivileged call.
}
return cons.newInstance(new Object[]{h});
...
}
其中 getProxyClass0(…) 是用來(lái)檢查并獲取實(shí)際代理對(duì)象的。首先會(huì)有一個(gè)65535的接口限制檢測(cè)，隨后從代理緩存 ProxyClassCache 中獲取代理類，如果給定的接口不存在，則通過(guò) ProxyClassFactory 新建。見(jiàn)下：
private static Class<?> getProxyClass0(ClassLoader loader,
Class<?>... interfaces) {
if (interfaces.length > 65535) {
throw new IllegalArgumentException("interface limit exceeded");
}
// If the proxy class defined by the given loader implementing
// the given interfaces exists, this will simply return the cached copy;
// otherwise, it will create the proxy class via the ProxyClassFactory
return proxyClassCache.get(loader, interfaces);
}
存放代理 Proxy.class 的緩存 proxyClassCache，是一個(gè)靜態(tài)常量，所以在我們類加載時(shí)，其就已經(jīng)被初始化完畢了。見(jiàn)下：
private static final WeakCache<ClassLoader, Class<?>, Class<?>> proxyClassCache = new WeakCache<>(new KeyFactory, new ProxyClassFactory);
Proxy 提供的getInvocationHandler(Object proxy)方法和 invoke(…) 方法很重要。分別為獲取當(dāng)前代理關(guān)聯(lián)的調(diào)用處理器對(duì)象 InvocationHandler，并將當(dāng)前Proxy方法調(diào)用調(diào)度給 InvocationHandler。
是不是與上面的代理思維很像，至于這兩個(gè)方法何時(shí)被調(diào)用的，推測(cè)是寫在了本地方法內(nèi)，當(dāng)我們調(diào)用 proxy.request 方法時(shí)（系統(tǒng)創(chuàng)建Proxy時(shí)，會(huì)自動(dòng) implements 用戶傳遞的接口，可以為多個(gè)），系統(tǒng)就會(huì)調(diào)用 Proxy invoke 方法，隨后 proxy 將方法調(diào)用傳遞給 InvocationHandler。
public static InvocationHandler getInvocationHandler(Object proxy)
throws IllegalArgumentException
{
/*
* Verify that the object is actually a proxy instance.
*/
if (!isProxyClass(proxy.getClass)) {
throw new IllegalArgumentException("not a proxy instance");
}
final Proxy p = (Proxy) proxy;
final InvocationHandler ih = p.h;
return ih;
}
// Android-added: Helper method invoke(Proxy, Method, Object[]) for ART native code.
private static Object invoke(Proxy proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
InvocationHandler h = proxy.h;
return h.invoke(proxy, method, args);
}
ProxyClassFactory
重點(diǎn)是ProxyClassFactory 類，這里的邏輯不少，所以我將ProxyClassFactory 單獨(dú)抽出來(lái)了。能看到，首先其會(huì)檢測(cè)當(dāng)前 interface 是否已被當(dāng)前類加載器所加載。
Class<?> interfaceClass = ;
try {
interfaceClass = Class.forName(intf.getName, false, loader);
} catch (ClassNotFoundException e) {
}
if (interfaceClass != intf) {
throw new IllegalArgumentException(
intf + " is not visible from class loader");
}
之后會(huì)進(jìn)行判斷是否為接口。這也是我們說(shuō)的第二個(gè)參數(shù)為何不能傳基類或抽象類的原因。
if (!interfaceClass.isInterface) {
throw new IllegalArgumentException(
interfaceClass.getName + " is not an interface");
}
之后判斷當(dāng)前 interface 是否已經(jīng)存在于緩存cache內(nèi)了。
if (interfaceSet.put(interfaceClass, Boolean.TRUE) != ) {
throw new IllegalArgumentException(
"repeated interface: " + interfaceClass.getName);
}
檢測(cè)非 public 修飾符的 interface 是否在是同一個(gè)包名，如果不是則拋出異常：
for (Class<?> intf : interfaces) {
int flags = intf.getModifiers;
if (!Modifier.isPublic(flags)) {
accessFlags = Modifier.FINAL;
String name = intf.getName;
int n = name.lastIndexOf('.');
String pkg = ((n == -1) ? "" : name.substring(0, n + 1));
if (proxyPkg == ) {
proxyPkg = pkg;
} else if (!pkg.equals(proxyPkg)) {
throw new IllegalArgumentException(
"non-public interfaces from different packages");
}
}
}
檢驗(yàn)通過(guò)后，會(huì) getMethods(…) 獲取接口內(nèi)的全部方法。
隨后會(huì)對(duì) methords 進(jìn)行一個(gè)排序。具體的代碼我就不貼了，排序規(guī)則是：如果方法相等（返回值和方法簽名一樣）或同是一個(gè)接口內(nèi)方法，則當(dāng)前順序不變，如果兩個(gè)方法所在的接口存在繼承關(guān)系，則父類在前，子類在后。
之后 validateReturnTypes(…) 判斷 methords 是否存在方法簽名相同并且返回值類型也相同的methord，如果有則拋出異常。
接著通過(guò)
deduplicateAndGetExceptions(…) 方法，將 methords方法內(nèi)的相同方法的父類方法剔除掉，并將 methord 保存在數(shù)組中。
轉(zhuǎn)成一維數(shù)組和二維數(shù)組，Method methodsArray，Class< ? > exceptionsArray，隨后給當(dāng)前代理類命名：包名 + “$Proxy” + num。
最后調(diào)用系統(tǒng)提供的 native 方法 generateProxy(…) 。這是真正的代理類創(chuàng)建方法。感興趣的可以查看下
java_lang_reflect_Proxy.cc源碼和 class_linker.cc源碼：
List<Method> methods = getMethods(interfaces);
Collections.sort(methods, ORDER_BY_SIGNATURE_AND_SUBTYPE);
validateReturnTypes(methods);
List<Class<?>> exceptions = deduplicateAndGetExceptions(methods);
Method methodsArray = methods.toArray(new Method[methods.size()]);
Class<?> exceptionsArray = exceptions.toArray(new Class<?>[exceptions.size()]);
/*
* Choose a name for the proxy class to generate.
*/
long num = nextUniqueNumber.getAndIncrement;
String proxyName = proxyPkg + proxyClassNamePrefix + num;
return generateProxy(proxyName, interfaces, loader, methodsArray,
exceptionsArray);
參考：Head First 設(shè)計(jì)模式：中國(guó)電力出版社
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