代理模式

参考文章：https://mp.weixin.qq.com/s/GT1-yrxJ5KF0xeMydbJDCQ

如果要理解代理模式请先了解以下的知识点，知道概念即可：

  1. 接口
  2. JVM

代理模式概念

代理模式是一种设计模式，提供了对目标对象额外的访问方式，即通过代理对象访问目标对象，这样可以在不修改原目标对象的前提下，提供额外的功能操作，扩展目标对象的功能。是不是和AOP思想非常类似？小伙伴们可以先记个结论，Spring AOP底层就是通过动态代理实现的。

代理模式分类

刚刚提到了动态代理，其实还有静态代理：

  • 静态代理：在编译时就已经实现，编译完成后代理类是一个实际的class文件。
  • 动态代理：在运行时动态生成的，即编译完成后没有实际的class文件，而是在运行时动态生成类字节码，并加载到JVM中。
    其实也非常好理解，静态代理就是在编译的时候就已经生成代理对象的字节码文件了；而动态代理是在运行的时候才去生成字节码文件。

静态代理

先说静态代理，当然我也只是简单举个例子：
① 简单的接口和实现类

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// 接口
public interface UserDao {
    void save();
}
// 实现类
public class UserDaoImpl implements UserDao {
    @Override
    public void save() {
        System.out.println("正在保存用户...");
    }
}

② 代理对象类

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public class TransactionHandler implements UserDao {
    //目标代理对象
    private UserDao target;
    //构造代理对象时传入目标对象
    public TransactionHandler(UserDao target) {
        this.target = target;
    }
    @Override
    public void save() {
        //调用目标方法前的处理
        System.out.println("开启事务控制...");
        //调用目标对象的方法
        target.save();
        //调用目标方法后的处理
        System.out.println("关闭事务控制...");
    }
}

③ 具体使用代理对象类

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public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        //新建目标对象
        UserDaoImpl target = new UserDaoImpl();
        //创建代理对象, 并使用接口对其进行引用
        UserDao userDao = new TransactionHandler(target);
        //针对接口进行调用
        userDao.save();
    }
}

显而易见的是，静态代理需要给被代理的对象编写一个代理类，代码冗余不说，而且灵活性也很差。因此就有了动态代理这种方式，而且我们所接触到的代理模式基本上都是指动态代理。

动态代理

我们的八股文这样说，实现了接口的走JDK动态代理，没有实现接口的走CGLib动态代理。具体是怎么样呢？下面我会详细说说。

JDK 动态代理

使用JDK动态代理的五大步骤：

  1. 通过实现InvocationHandler接口来自定义自己的InvocationHandler；
  2. 通过Proxy.getProxyClass获得动态代理类；
  3. 通过反射机制获得代理类的构造方法，方法签名为getConstructor(InvocationHandler.class)；
  4. 通过构造函数获得代理对象并将自定义的InvocationHandler实例对象传为参数传入；
  5. 通过代理对象调用目标方法；
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//接口
public interface IHello {
    void sayHello();
}
//实现类
public class HelloImpl implements IHello {
    @Override
    public void sayHello() {
        System.out.println("Hello world!");
    }
}
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import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
 
public class MyInvocationHandler implements InvocationHandler {
 
    /** 目标对象 */
    private Object target;
 
    public MyInvocationHandler(Object target){
        this.target = target;
    }
 
    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        System.out.println("------插入前置通知代码-------------");
        // 执行相应的目标方法
        Object rs = method.invoke(target,args);
        System.out.println("------插入后置处理代码-------------");
        return rs;
    }
}
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import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Proxy;

public class MyProxyTest {
    public static void main(String[] args)
            throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InstantiationException, InvocationTargetException {
        // =========================第一种==========================
        // 1、生成$Proxy0的class文件
        System.getProperties().put("sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles", "true");
        // 2、获取动态代理类
        Class proxyClazz = Proxy.getProxyClass(IHello.class.getClassLoader(),IHello.class);
        // 3、获得代理类的构造函数，并传入参数类型InvocationHandler.class
        Constructor constructor = proxyClazz.getConstructor(InvocationHandler.class);
        // 4、通过构造函数来创建动态代理对象，将自定义的InvocationHandler实例传入
        IHello iHello1 = (IHello) constructor.newInstance(new MyInvocationHandler(new HelloImpl()));
        // 5、通过代理对象调用目标方法
        iHello1.sayHello();
 
        // ==========================第二种=============================
        /**
         * Proxy类中还有个将2~4步骤封装好的简便方法来创建动态代理对象，
         *其方法签名为：newProxyInstance(ClassLoader loader,Class<?>[] instance, InvocationHandler h)
         */
        IHello  iHello2 = (IHello) Proxy.newProxyInstance(IHello.class.getClassLoader(), // 加载接口的类加载器
                new Class[]{IHello.class}, // 一组接口
                new MyInvocationHandler(new HelloImpl())); // 自定义的InvocationHandler
        iHello2.sayHello();
    }
}

看不懂也没关系，因为动态代理经常由框架本身设计好，可以先浅浅了解。
JDK静态代理与JDK动态代理之间有些许相似，比如说都要创建代理类，以及代理类都要实现接口等。

不同之处： 在静态代理中我们需要对哪个接口和哪个被代理类创建代理类，所以我们在编译前就需要代理类实现与被代理类相同的接口，并且直接在实现的方法中调用被代理类相应的方法；但是动态代理则不同，我们不知道要针对哪个接口、哪个被代理类创建代理类，因为它是在运行时被创建的。

一句话来总结一下JDK静态代理和JDK动态代理的区别：

JDK静态代理是通过直接编码创建的，而JDK动态代理是利用反射机制在运行时创建代理类的。

其实在动态代理中，核心是InvocationHandler。每一个代理的实例都会有一个关联的调用处理程序(InvocationHandler)。对待代理实例进行调用时，将对方法的调用进行编码并指派到它的调用处理器(InvocationHandler)的invoke方法

对代理对象实例方法的调用都是通过InvocationHandler中的invoke方法来完成的，而invoke方法会根据传入的代理对象、方法名称以及参数决定调用代理的哪个方法。

CGLIB 动态代理

CGLIB包的底层是通过使用一个小而快的字节码处理框架ASM，来转换字节码并生成新的类

CGLIB代理实现如下：

  1. 首先实现一个MethodInterceptor，方法调用会被转发到该类的intercept()方法。
  2. 然后在需要使用的时候，通过CGLIB动态代理获取代理对象。
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public class HelloService {
 
    public HelloService() {
        System.out.println("HelloService构造");
    }
 
    /**
     * 该方法不能被子类覆盖,Cglib是无法代理final修饰的方法的
     */
    final public String sayOthers(String name) {
        System.out.println("HelloService:sayOthers>>"+name);
        return null;
    }
 
    public void sayHello() {
        System.out.println("HelloService:sayHello");
    }
}
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import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;
import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;
 
import java.lang.reflect.Method;
 
/**
 * 自定义MethodInterceptor
 */
public class MyMethodInterceptor implements MethodInterceptor{
 
    /**
     * sub：cglib生成的代理对象
     * method：被代理对象方法
     * objects：方法入参
     * methodProxy: 代理方法
     */
    @Override
    public Object intercept(Object sub, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
        System.out.println("======插入前置通知======");
        Object object = methodProxy.invokeSuper(sub, objects);
        System.out.println("======插入后者通知======");
        return object;
    }
}
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import net.sf.cglib.core.DebuggingClassWriter;
import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;
 
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 代理类class文件存入本地磁盘方便我们反编译查看源码
        System.setProperty(DebuggingClassWriter.DEBUG_LOCATION_PROPERTY, "D:\\code");
        // 通过CGLIB动态代理获取代理对象的过程
        Enhancer enhancer = new Enhancer();
        // 设置enhancer对象的父类
        enhancer.setSuperclass(HelloService.class);
        // 设置enhancer的回调对象
        enhancer.setCallback(new MyMethodInterceptor());
        // 创建代理对象
        HelloService proxy= (HelloService)enhancer.create();
        // 通过代理对象调用目标方法
        proxy.sayHello();
    }
}

JDK代理要求被代理的类必须实现接口，有很强的局限性。

而CGLIB动态代理则没有此类强制性要求。简单的说，CGLIB会让生成的代理类继承被代理类，并在代理类中对代理方法进行强化处理(前置处理、后置处理等)。

总结一下CGLIB在进行代理的时候都进行了哪些工作？

  • 生成的代理类继承被代理类。在这里我们需要注意一点：如果委托类被final修饰，那么它不可被继承，即不可被代理；同样，如果委托类中存在final修饰的方法，那么该方法也不可被代理.
  • 代理类会为委托方法生成两个方法，一个是与委托方法签名相同的方法，它在方法中会通过super调用委托方法；另一个是代理类独有的方法.
  • 当执行代理对象的方法时，会首先判断一下是否存在实现了MethodInterceptor接口的CGLIB$CALLBACK_0;，如果存在，则将调用MethodInterceptor中的intercept方法.

在intercept方法中，我们除了会调用委托方法，还会进行一些增强操作。在Spring AOP中，典型的应用场景就是在某些敏感方法执行前后进行操作日志记录

在CGLIB中，方法的调用并不是通过反射来完成的，而是直接对方法进行调用：通过FastClass机制对Class对象进行特别的处理，比如将会用数组保存method的引用，每次调用方法的时候都是通过一个index下标来保持对方法的引用。

Fastclass机制

CGLIB采用了FastClass的机制来实现对被拦截方法的调用。

FastClass机制就是对一个类的方法建立索引，通过索引来直接调用相应的方法。

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public class test10 {
  //这里，tt可以看作目标对象，fc可以看作是代理对象；首先根据代理对象的getIndex方法获取目标方法的索引，
  //然后再调用代理对象的invoke方法就可以直接调用目标类的方法，避免了反射
    public static void main(String[] args){
        Test tt = new Test();
        Test2 fc = new Test2();
        int index = fc.getIndex("f()V");
        fc.invoke(index, tt, null);
    }
}

class Test{
    public void f(){
        System.out.println("f method");
    }
    
    public void g(){
        System.out.println("g method");
    }
}
class Test2{
    public Object invoke(int index, Object o, Object[] ol){
        Test t = (Test) o;
        switch(index){
        case 1:
            t.f();
            return null;
        case 2:
            t.g();
            return null;
        }
        return null;
    }
    //这个方法对Test类中的方法建立索引
    public int getIndex(String signature){
        switch(signature.hashCode()){
        case 3078479:
            return 1;
        case 3108270:
            return 2;
        }
        return -1;
    }
}

上例中，Test2是Test的Fastclass，在Test2中有两个方法getIndex和invoke。

在getIndex方法中对Test的每个方法建立索引，并根据入参（方法名+方法的描述符）来返回相应的索引。

Invoke根据指定的索引，以ol为入参调用对象O的方法。这样就避免了反射调用，提高了效率。

3种代理方式的对比

思考

CGlib比JDK快？

使用CGLiB实现动态代理，CGLib底层采用ASM字节码生成框架，使用字节码技术生成代理类， 在jdk6之前比使用Java反射效率要高。唯一需要注意的是，CGLib不能对声明为final的方法进行代理， 因为CGLib原理是动态生成被代理类的子类。

在jdk6、jdk7、jdk8逐步对JDK动态代理优化之后，在调用次数较少的情况下，JDK代理效率高于CGLIB代理效率。只有当进行大量调用的时候，jdk6和jdk7比CGLIB代理效率低一点，但是到jdk8的时候，jdk代理效率高于CGLIB代理，总之，每一次jdk版本升级，jdk代理效率都得到提升，而CGLIB代理消息确有点跟不上步伐。

Spring如何选择用JDK还是CGLIB？

当Bean实现接口时，Spring就会用JDK的动态代理。
当Bean没有实现接口时，Spring使用CGlib实现。
可以强制使用CGlib