代理模式及JDK动态代理(InvocationHandler)的简单实现与分析

原文地址：https://blog.csdn.net/hello2mao/article/details/52346205

在慕课网上学习了讲解代理模式的一个课程--《模式的秘密--代理模式》，感叹于David老师屌炸天的PPT，同时，老师一步一步模仿JDK源码去写code，教我们去简单实现JDK中的动态代理，讲的清晰透彻。在此我做下笔记，课程原地址：http://www.imooc.com/learn/214

一、概述

代理模式定义：为其他对象提供一种代理，以控制对这个对象的访问。代理对象起到中介作用，可以去掉功能服务或增加额外的服务。

常见的代理模式：

（1）远程代理：给一个位于不同的地址空间的对象提供一个本地的代理对象，这个不同的地址空间可以是在同一台主机中，也可是在另一台主机中，远程代理又称为大使(Ambassador)。

（2）虚拟代理：根据需要将资源消耗很大的对象进行延迟，真正需要的时候进行创建。e.g. 刷网页，先显示预先准备好的背景图，等真正的图片加载完成后再显示。

（3）保护代理：控制用户的访问权限

（4）智能引用代理：提供对目标对象额外的服务

代理的实现方式：静态代理、动态代理

二、静态代理

代理和被代理对象在代理之前是确定的，他们都实现相同的接口或者继承相同的抽象类。类图如下：

举例如下：

package com.test.proxytest;

//抽象对象角色
interface IMacBook {
    void buyIt();
}
//目标对象角色
class HangKangMacBook implements IMacBook {
    @Override
    public void buyIt() {
        System.out.println("This computer is from HangKang!");
    }
}
//代理对象角色
class ProxyMacBook implements IMacBook {
    @Override
    public void buyIt() {
        HangKangMacBook mac = new HangKangMacBook();
        mac.buyIt();
    }
}
//客户端
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        IMacBook macBook = new ProxyMacBook();
        macBook.buyIt();
    }
}

三、JDK动态代理

Java动态代理位于java.lang.reflect包下，一般主要涉及到以下两个类：

（1）Interface InvocationHandler

该接口中仅定义了一个方法：public Object invoke(Object obj, Method method, Object[] args)，在使用时，第一个参数obj一般是指代理类，method是被代理的方法，args为该方法的参数数组。这个抽象方法在代理类中动态实现。

（2）Proxy

该类即为动态代理类，static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class[] interfaces, InvocationHandler h)，返回代理类的一个实例，返回后的代理类可以当作被代理类使用。

JDK动态代理的一般实现步骤如下：

（1）创建一个实现InvocationHandler接口的类，它必须实现invoke方法

（2）创建被代理的类以及接口

（3）调用Proxy的静态方法newProxyInstance，创建一个代理类

（4）通过代理调用方法

举例如下：

public interface Moveable {
    void move();
}

public class Car implements Moveable {

    @Override
    public void move() {
        //实现开车
        try {
            Thread.sleep(new Random().nextInt(1000));
            System.out.println("汽车行驶中....");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

public class TimeHandler implements InvocationHandler {

    public TimeHandler(Object target) {
        super();
        this.target = target;
    }

    private Object target;

    /*
     * 参数：
     * proxy  被代理对象
     * method  被代理对象的方法
     * args 方法的参数
     *
     * 返回值：
     * Object  方法的返回值
     * */
    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
            throws Throwable {
        long starttime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("汽车开始行驶....");
        method.invoke(target);
        long endtime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("汽车结束行驶....  汽车行驶时间："
                + (endtime - starttime) + "毫秒！");
        return null;
    }

}

public class Test {

    /**
     * JDK动态代理测试类
     */
    public static void main(String[] args) {
        Car car = new Car();
        InvocationHandler h = new TimeHandler(car);
        Class<?> cls = car.getClass();
        /**
         * loader  类加载器
         * interfaces  实现接口
         * h InvocationHandler
         */
        Moveable m = (Moveable)Proxy.newProxyInstance(cls.getClassLoader(),
                                                cls.getInterfaces(), h);
        m.move();
    }

}

运行结果如下：

四、JDK动态代理的简易实现

动态代理的实现思路

实现功能：通过Proxy的newProxyInstance返回代理对象

（1）声明一段源码（动态产生代理）

（2）编译源码（JDK Compiler API），产生新的类（代理类）

（3）将这个类load到内存当中，产生一个新的对象（代理对象）

（4）return代理对象

package com.mhb.proxy;

public interface Moveable {
    void move();
}

package com.mhb.proxy;

import java.util.Random;

public class Car implements Moveable {

    @Override
    public void move() {
        //实现开车
        try {
            Thread.sleep(new Random().nextInt(1000));
            System.out.println("汽车行驶中....");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

package com.mhb.proxy;

import org.apache.commons.io.FileUtils;

import javax.tools.JavaCompiler;
import javax.tools.JavaCompiler.CompilationTask;
import javax.tools.StandardJavaFileManager;
import javax.tools.ToolProvider;
import java.io.File;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Method;

public class Proxy {

    @SuppressWarnings("unchecked")
    public static Object newProxyInstance(Class infce,InvocationHandler h) throws Exception{
        String rt = "\n";
        String rx = "    ";
        String methodStr = "";
        for(Method m : infce.getMethods()){
            methodStr +=
                    "@Override" + rt + rx +
                    "public void " + m.getName() + "() {" + rt + rx +
                    "    try{" + rt + rx +
                    "        Method md = " + infce.getName() + ".class.getMethod(\""+ m.getName() + "\");" + rt + rx +
                    "        h.invoke(this,md);" + rt + rx +
                    "    } catch (Exception e) { " + rt + rx +
                    "        e.printStackTrace();" + rt + rx +
                    "    }" + rt + rx +
                    "}" ;
        }

        String str =
                "package com.mhb.proxy;" + rt +
                "import java.lang.reflect.Method;" + rt +
                "import com.mhb.proxy.InvocationHandler;" +  rt+
                "public class $Proxy0 implements " + infce.getName() + " {" + rt +
                "    public $Proxy0(InvocationHandler h) {" + rt +
                "        this.h = h;" + rt +
                "    }" + rt +
                "    private InvocationHandler h;" + rt+
                "    " + methodStr + rt +
                "}" ;
        //产生代理类的java文件
        String filename = System.getProperty("user.dir") +"/bin/com/mhb/proxy/$Proxy0.java";
        File file = new File(filename);
        FileUtils.writeStringToFile(file, str);

        //编译
        //拿到编译器
        JavaCompiler complier = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();
        //文件管理者
        StandardJavaFileManager fileMgr =
                complier.getStandardFileManager(null, null, null);
        //获取文件
        Iterable units = fileMgr.getJavaFileObjects(filename);
        //编译任务
        CompilationTask t = complier.getTask(null, fileMgr, null, null, null, units);
        //进行编译
        t.call();
        fileMgr.close();

        //load到内存
        ClassLoader cl = ClassLoader.getSystemClassLoader();
        Class c = cl.loadClass("com.mhb.proxy.$Proxy0");

        Constructor ctr = c.getConstructor(InvocationHandler.class);
        return ctr.newInstance(h);
    }
}

package com.mhb.proxy;

import java.lang.reflect.Method;

public interface InvocationHandler {

    void invoke(Object o,Method m);
}

package com.mhb.proxy;

import java.lang.reflect.Method;

public class TimeHandler implements InvocationHandler {

    private Object target;

    public TimeHandler(Object target) {
        super();
        this.target = target;
    }

    @Override
    public void invoke(Object o, Method m) {

        try {
            long starttime = System.currentTimeMillis();
            System.out.println("汽车开始行驶....");
            m.invoke(target);
            long endtime = System.currentTimeMillis();
            System.out.println("汽车结束行驶....  汽车行驶时间："
                    + (endtime - starttime) + "毫秒！");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

package com.mhb.proxy;

public class Client {

    /**
     * 测试类
     * @throws Exception
     */
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Car car = new Car();
        InvocationHandler h = new TimeHandler(car);
        Moveable m = (Moveable)Proxy.newProxyInstance(Moveable.class, h);
        m.move();
    }
}

IntelliJ IDEA目录结构（bin目录需要设为Resources Root）：

生成的$Proxy0.java如下：

package com.mhb.proxy;
import java.lang.reflect.Method;
import com.mhb.proxy.InvocationHandler;
public class $Proxy0 implements com.mhb.proxy.Moveable {
    public $Proxy0(InvocationHandler h) {
        this.h = h;
    }
    private InvocationHandler h;
    @Override
    public void move() {
        try{
            Method md = com.mhb.proxy.Moveable.class.getMethod("move");
            h.invoke(this,md);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

运行结果：

汽车开始行驶....汽车行驶中....汽车结束行驶....  汽车行驶时间：830毫秒！