Java中如何动态创建接口的实现

有很多应用场景，用到了接口动态实现，下面举几个典型的应用：

1、mybatis / jpa 等orm框架，可以在接口上加注解进行开发，不需要编写实现类，运行时动态产生实现。

2、dubbo等分布式服务框架，消费者只需要引入接口就可以调用远程的实现，分析源代码，其实在消费端产生了接口的代理实现，再由代理调用远程接口。

3、spring aop 这是最典型的动态代理了。

创建接口的动态实现，有二种最常用的方式：JDK动态代理和CGLIB动态代理。

代理模式是一种常用的设计模式，其目的就是为其他对象提供一个代理以控制对某个真实对象的访问。

代理类负责为委托类预处理消息，过滤消息并转发消息，以及进行消息被委托类执行后的后续处理。

通过代理层这一中间层，有效的控制对于真实委托类对象的直接访问，同时可以实现自定义的控制策略（spring的AOP机制），设计上获得更大的灵活性。

下面用JDK动态代理加一点简单的代码来演示这个过程：

1、接口

package com.yhouse.modules.daos;

public interface IUserDao {
    public String getUserName();
}

2、创建代理

package com.yhouse.modules.daos;

import java.lang.reflect.Proxy;
/**
 * 创建代理
 * @author clonen.cheng
 *
 */
public class Invoker {
    
   
    public Object getInstance(Class<?> cls){        
        MethodProxy invocationHandler = new MethodProxy();        
        Object newProxyInstance = Proxy.newProxyInstance(  
                cls.getClassLoader(),  
                new Class[] { cls }, 
                invocationHandler); 
        return (Object)newProxyInstance;
    }
}

3、运行时调用接口的方法时的实现（这一过程也称为接口的方法实现）

package com.yhouse.modules.daos;

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;

public class MethodProxy implements InvocationHandler {

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)  throws Throwable {        
        //如果传进来是一个已实现的具体类（本次演示略过此逻辑)
        if (Object.class.equals(method.getDeclaringClass())) {  
            try {  
                return method.invoke(this, args);  
            } catch (Throwable t) {  
                t.printStackTrace();  
            }  
        //如果传进来的是一个接口（核心)
        } else {  
            return run(method, args);  
        }  
        return null;
    }
    
    /**
     * 实现接口的核心方法 
     * @param method
     * @param args
     * @return
     */
    public Object run(Method method,Object[] args){  
        //TODO         
        //如远程http调用
        //如远程方法调用（rmi)
        //....
       return "method call success!";
    }  

}

4、测试

package com.yhouse.modules.daos;

public class ProxyTest {

    
    public static void main(String[] args) {
        IUserDao invoker=(IUserDao)new Invoker().getInstance(IUserDao.class);
        System.out.println(invoker.getUserName());
    }

}

在这段测试代码中，并没有接口的任何实现，大家猜猜会是什么结果？
控制台打印：

说明接口在调用时，把实现委托给了代理，最后具体要做的就是这个代理里面的处理：

在上面这段代码当中，可以看出，拿到了接口的method以及args，那么就可以做很多的事情，如根据方法名或者配合方法上面的注解来实现比较丰富的功能。

一个简单的例子只是用来说明这个原理，下面再举一个远程接口动态调用的例子来加深理解。

1、创建代理类和目标类需要实现共同的接口Service

package com.markliu.remote.service;
/**
 * Service接口。代理类和被代理类抖需要实现该接口
 */
public interface Service {
    public String getService(String name, int number);
}

2、服务器端创建RemoteService类，实现了Service 接口。

package com.markliu.remote.serviceimpl;
import com.markliu.remote.service.Service;
/**
 * 服务器端目标业务类，被代理对象
 */
public class RemoteService implements Service {
    @Override
    public String getService(String name, int number) {
        return name + ":" + number;
    }
}

3、创建封装客户端请求和返回结果信息的Call类

为了便于按照面向对象的方式来处理客户端与服务器端的通信,可以把它们发送的信息用 Call 类来表示。一个 Call 对象表示客户端发起的一个远程调用,它包括调用的类名或接口名、方法名、方法参数类型、方法参数值和方法执行结果。

package com.markliu.local.bean;
import java.io.Serializable;
/**
 * 请求的javabean
 */
public class Call implements Serializable{
    private static final long serialVersionUID = 5386052199960133937L;
    private String className; // 调用的类名或接口名
    private String methodName; // 调用的方法名
    private Class<?>[] paramTypes; // 方法参数类型
    private Object[] params; // 调用方法时传入的参数值
    /**
     * 表示方法的执行结果 如果方法正常执行,则 result 为方法返回值,
     * 如果方法抛出异常,那么 result 为该异常。
     */
    private Object result;
    public Call() {}
    public Call(String className, String methodName, Class<?>[] paramTypes, Object[] params) {
        this.className = className;
        this.methodName = methodName;
        this.paramTypes = paramTypes;
        this.params = params;
    }
    // 省略了get和set方法
}

4、创建动态代理模式中实际的业务处理类，实现了InvocationHandler 接口

package com.markliu.local.service;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import com.markliu.local.bean.Call;

public class ServiceInvocationHandler implements InvocationHandler {

    private Class<?> classType;
    private String host;
    private Integer port;

    public Class<?> getClassType() {
        return classType;
    }
    public ServiceInvocationHandler(Class<?> classType, String host, Integer port) {
        this.classType = classType;
        this.host = host;
        this.port = port;
    }
    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {

        // 封装请求信息
        Call call = new Call(classType.getName(), method.getName(), method.getParameterTypes(), args);
        // 创建链接
        Connector connector = new Connector();
        connector.connect(host, port);
        // 发送请求
        connector.sendCall(call);
        // 获取封装远程方法调用结果的对象
        connector.close();
        Object returnResult = call.getResult();
        return returnResult;
    }
}

5、创建获取代理类的工厂RemoteServiceProxyFactory

package com.markliu.local.service;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Proxy;

/**
 * 动态创建RemoteService代理类的工厂
 */
public class RemoteServiceProxyFactory {

    public static Object getRemoteServiceProxy(InvocationHandler h) {
        Class<?> classType = ((ServiceInvocationHandler) h).getClassType();
        // 获取动态代理类
        Object proxy = Proxy.newProxyInstance(classType.getClassLoader(), 
                new Class[]{classType}, h);
        return proxy;
    }
}

6、创建底层Socket通信的Connector类，负责创建拦截、发送和接受Call对象

package com.markliu.local.service;
// 省略import 

/**
 * 负责创建链接
 */
public class Connector {
    private Socket linksocket;
    private InputStream in;
    private ObjectInputStream objIn;
    private OutputStream out;
    private ObjectOutputStream objOut;

    public Connector(){}
    /**
     * 创建链接
     */
    public void connect(String host, Integer port) throws UnknownHostException, IOException {
        linksocket = new Socket(host, port);
        in = linksocket.getInputStream();
        out = linksocket.getOutputStream();
        objOut = new ObjectOutputStream(out);
        objIn = new ObjectInputStream(in);
    }
    /**
     * 发送请求call对象
     */
    public void sendCall(Call call) throws IOException {
        objOut.writeObject(call);
    }
    /**
     * 获取请求对象
     */
    public Call receive() throws ClassNotFoundException, IOException {
        return (Call) objIn.readObject();
    }
    /**
     * 简单处理关闭链接
     */
    public void close() {
        try {
            linksocket.close();
            objIn.close();
            objOut.close();
            in.close();
            out.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

7、创建远程服务器

package com.markliu.remote.main;
// 省略import 

public class RemoteServer {

    private Service remoteService;
    public RemoteServer() {
        remoteService  = new RemoteService();
    }
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        RemoteServer server = new RemoteServer();
        System.out.println("远程服务器启动......DONE!");
        server.service();
    }

    public void service() throws Exception {
        @SuppressWarnings("resource")
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8001);
        while (true) {
                Socket socket = serverSocket.accept();
                InputStream in = socket.getInputStream();
                ObjectInputStream objIn = new ObjectInputStream(in);
                OutputStream out = socket.getOutputStream();
                ObjectOutputStream objOut = new ObjectOutputStream(out);
                // 对象输入流读取请求的call对象
                Call call = (Call) objIn.readObject();
                System.out.println("客户端发送的请求对象：" + call);
                call = getCallResult(call);
                // 发送处理的结果回客户端
                objOut.writeObject(call);
                objIn.close();
                in.close();
                objOut.close();
                out.close();
                socket.close();
        }
    }

    /**
     * 通过反射机制调用call中指定的类的方法，并将返回结果设置到原call对象中
     */
    private Call getCallResult(Call call) throws Exception {
        String className = call.getClassName();
        String methodName = call.getMethodName();
        Object[] params = call.getParams();
        Class<?>[] paramsTypes = call.getParamTypes();

        Class<?> classType = Class.forName(className);
        // 获取所要调用的方法
        Method method = classType.getMethod(methodName, paramsTypes);
        Object result = method.invoke(remoteService, params);
        call.setResult(result);
        return call;
    }
}

8、创建本地客户端

package com.markliu.local.main;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import com.markliu.local.service.RemoteServiceProxyFactory;
import com.markliu.local.service.ServiceInvocationHandler;
import com.markliu.remote.service.Service;

public class LocalClient {
    public static void main(String[] args) {
        String host = "127.0.0.1";
        Integer port = 8001;
        Class<?> classType = com.markliu.remote.service.Service.class;
        InvocationHandler h = new ServiceInvocationHandler(classType, host, port);
        Service serviceProxy = (Service) RemoteServiceProxyFactory.getRemoteServiceProxy(h);
        String result = serviceProxy.getService("SunnyMarkLiu", 22);
        System.out.println("调用远程方法getService的结果：" + result);
    }
}

 控制台打印结果：

这个过程可以简单的归纳为：本地接口调用（客户端）--->本地接口代理实现（客户端）---->远程实现（服务器端)