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  • ⽆处不在的代理模式(一)

    一:动态代理介绍

    1、增强型代理

     (1)⽤户画像,收集⽤户⾏为⽇志
    ⽤户画像,需要收集"登陆"、"下单"、"评论"、"退货"等⾏为⽇志。然后在通过⼤数据引擎进
    ⾏分析画像。我们不能为每⼀个⽅法,增加采集⽇志。⼯作量实在是太⼤了。这时就可以给这
    些⽅法进⾏“代理开光”,好处是核⼼功能不变,增加附加功能,并保留原有使⽤⽅式。

     (2)Spring 声明示事务
    我们所熟知的spring声明示事务就是⼀个典型的增强型代理,原本核⼼功能是做⼀些业务上的
    增删改查,通过代理增强之后就多出⼀个事物的功能。但我们对原来服务的调⽤⽅式是保持不
    变。

     (3)增强代理的应⽤条件:
    a. 普适性:代理逻辑能够适应⽤系统中的⼤部分场景
    b. 业务⽆关性:不能影响业务,更不能够直接偶和业务。⽆论成功失败都不⼲涉现有业务。
    强调这两个特性是有原因的。因为代理本身会提⾼系统的复杂度,使源码阅读和调试都会变得
    困难,若不满⾜这两个条件复杂度会进⼀步上升。得不尝失,检芝麻丢⻄⽠。
    ⽐如上述关于Spring 声明示事务的例⼦,如果让你去调试关于事务相关的逻辑,根本就不知
    道从哪⾥下⼿。所以当业务逻辑嵌⼊到代理中,这是⼀件⾮常可怕事情。

     (4)总结:
    增强型代理就是对已有的对像进⾏代理增强,好处是可⼤范围的覆盖。但坏处是它会给系统带
    来复杂性,所以必须保证增强的逻辑是普适的,⽽且与业务⽆关。

    二、动态代理的本质(深入分析JDK动态代理为什么只能使用接口)

    public class UserServiceProxy implements InvocationHandler{
    
    
        @Override
        public Object invoke(Object proxy, Method method,
                             Object[] args) throws Throwable {
            // 代理逻辑 或业务逻辑了
            System.out.println("执行方法:"+method.getName());
            return null;
        }
    
        public static void main(String[] args) throws IOException {
    //        createProxyClass();
            ClassLoader loader=UserService.class.getClassLoader();//对应被代理的类的加载器,确保使用同一个类来加载被代理类
            InvocationHandler handler=new UserServiceProxy();//代理执行器
            UserService service = (UserService) Proxy.
                newProxyInstance(loader, new Class[]{UserService.class}, handler);//生成代理类    new Class[]{UserService.class}要代理的接口集
            service.editName(1,"");
            createProxyClass();
        }
        // Class  获取proxy$1 代理实现的代码  通过反编译
        public static void createProxyClass() throws IOException {
            byte[] bytes = ProxyGenerator.generateProxyClass("Proxy$1",
                    new Class[]{UserService.class});//动态代理会调用该方法,生成被代理对象的字节码
            Files.write(new File(System.getProperty("user.dir")
                    + "/target/Proxy$1.class").toPath(), bytes);
        }}
    //
    // Source code recreated from a .class file by IntelliJ IDEA
    // (powered by Fernflower decompiler)
    //
    
    import com.code.read.pattern.proxy.UserService;
    import java.lang.reflect.InvocationHandler;
    import java.lang.reflect.Method;
    import java.lang.reflect.Proxy;
    import java.lang.reflect.UndeclaredThrowableException;
    //继承proxy,实现被代理类。。反编译字节码得到
    public final class Proxy$1 extends Proxy implements UserService {
        private static Method m1;
        private static Method m2;
        private static Method m3;
        private static Method m4;
        private static Method m0;
    
        public Proxy$1(InvocationHandler var1) throws  {
            super(var1);
        }
    
        public final boolean equals(Object var1) throws  {
            try {
                return (Boolean)super.h.invoke(this, m1, new Object[]{var1});
            } catch (RuntimeException | Error var3) {
                throw var3;
            } catch (Throwable var4) {
                throw new UndeclaredThrowableException(var4);
            }
        }
    
        public final String toString() throws  {
            try {
                return (String)super.h.invoke(this, m2, (Object[])null);
            } catch (RuntimeException | Error var2) {
                throw var2;
            } catch (Throwable var3) {
                throw new UndeclaredThrowableException(var3);
            }
        }
    
        public final String getName(Integer var1) throws  {
            try {
                return (String)super.h.invoke(this, m3, new Object[]{var1});
            } catch (RuntimeException | Error var3) {
                throw var3;
            } catch (Throwable var4) {
                throw new UndeclaredThrowableException(var4);
            }
        }
      //代理方法
        public final void editName(Integer var1, String var2) throws  {
            try {
                super.h.invoke(this, m4, new Object[]{var1, var2});
            } catch (RuntimeException | Error var4) {
                throw var4;
            } catch (Throwable var5) {
                throw new UndeclaredThrowableException(var5);
            }
        }
    
        public final int hashCode() throws  {
            try {
                return (Integer)super.h.invoke(this, m0, (Object[])null);
            } catch (RuntimeException | Error var2) {
                throw var2;
            } catch (Throwable var3) {
                throw new UndeclaredThrowableException(var3);
            }
        }
    
        static {
            try {
                m1 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("equals", Class.forName("java.lang.Object"));
                m2 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("toString");
                m3 = Class.forName("com.code.read.pattern.proxy.UserService").getMethod("getName", Class.forName("java.lang.Integer"));
                m4 = Class.forName("com.code.read.pattern.proxy.UserService").getMethod("editName", Class.forName("java.lang.Integer"), Class.forName("java.lang.String"));
                m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode");
            } catch (NoSuchMethodException var2) {
                throw new NoSuchMethodError(var2.getMessage());
            } catch (ClassNotFoundException var3) {
                throw new NoClassDefFoundError(var3.getMessage());
            }
        }
    }

    动态⽣成的这个代理实例,实现了代理接⼝(UserService),⽤户可以直接调⽤接⼝中的⽅法。
    最后逻辑将会交给代理执⾏器的invoke⽅法。这是如何实现的呢?

    从图中可以看出代理实现中的每⼀个⽅法都会转调⽤,代理执⾏器中invoke⽅法。由此可以推
    断出,代理执⾏器是代理实例中的⼀个属性。然后当流程到达代理执⾏器之后便就可以⾃定义
    处理相关代理逻辑了。

    其中代理实现部分的代码是看不到的.

    通过反编译可以看出:

        public Proxy$1(InvocationHandler var1) throws  {
            super(var1);
        }//反编译可以看到,Proxy$1的构造方法,先去调用自己的父类Proxy的构造方法。
    
    
    //Proxy的源码中的构造方法,InvocationHandler就是代理执行器
         protected InvocationHandler h;//proxy持有代理执行器,因此最终调用到了invoke方法。也就是  super.h.invoke()
         protected Proxy(InvocationHandler h) {
            Objects.requireNonNull(h);
            this.h = h;
        }

     我们通过反编译出代码可以清楚看到Proxy$1对象持有一个InvocationHandler 代理执行器对象,由于Proxy$1继承自proxy代理,所以Proxy$1进行构造器构造时,会调用父类proxy的构造器,传入InvocationHandler对象,此时Proxy$1拥有了userService方法(实现了userService接口),拥有的InvocationHandler方法。所以当调用editmane时,就可以调用到invoke方法。

    接着来看看,代理对象service是如何生成的。

    UserService service = (UserService) Proxy.
                newProxyInstance(loader, new Class[]{UserService.class}, handler);//生成代理类    new Class[]{UserService.class}要代理的接口集

    public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,
                                              Class<?>[] interfaces,
                                              InvocationHandler h)
            throws IllegalArgumentException
        {
            Objects.requireNonNull(h);
    
            final Class<?>[] intfs = interfaces.clone();//克隆接口
            final SecurityManager sm = System.getSecurityManager();
            if (sm != null) {
                checkProxyAccess(Reflection.getCallerClass(), loader, intfs);
            }
    
            /*
             * Look up or generate the designated proxy class.
             *///生成代理类,底层通过拼装class字节码的方式得到类
            Class<?> cl = getProxyClass0(loader, intfs);
    
            /*
             * Invoke its constructor with the designated invocation handler.
             */
            try {
                if (sm != null) {
                    checkNewProxyPermission(Reflection.getCallerClass(), cl);
                }
    
                final Constructor<?> cons = cl.getConstructor(constructorParams);
                final InvocationHandler ih = h;
                if (!Modifier.isPublic(cl.getModifiers())) {
                    AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<Void>() {
                        public Void run() {
                            cons.setAccessible(true);
                            return null;
                        }
                    });
                }//创建一个代理类是实例。调用代理类的构造器,构造器参数为InvocationHandler的接口实现类
                return cons.newInstance(new Object[]{h});
            } catch (IllegalAccessException|InstantiationException e) {
                throw new InternalError(e.toString(), e);
            } catch (InvocationTargetException e) {
                Throwable t = e.getCause();
                if (t instanceof RuntimeException) {
                    throw (RuntimeException) t;
                } else {
                    throw new InternalError(t.toString(), t);
                }
            } catch (NoSuchMethodException e) {
                throw new InternalError(e.toString(), e);
            }
        }
        private static Class<?> getProxyClass0(ClassLoader loader,
                                               Class<?>... interfaces) {
            if (interfaces.length > 65535) {
                throw new IllegalArgumentException("interface limit exceeded");
            }//校验
    
            // 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 //可以看到是从缓存中获取的代理类,该类通过工厂方法获取
            return proxyClassCache.get(loader, interfaces);
        }
        private static final WeakCache<ClassLoader, Class<?>[], Class<?>>//代理类的缓存,当缓存存在直接直接获取,当缓存不存在调用ProxyClassFactory的apply方法来生成一个代理类
            proxyClassCache = new WeakCache<>(new KeyFactory(), new ProxyClassFactory());
    
        /**
         * the invocation handler for this proxy instance.
         * @serial
         */
        protected InvocationHandler h;
    
        /**
         * Prohibits instantiation.
         */
        private Proxy() {
        }
    private static final class ProxyClassFactory
            implements BiFunction<ClassLoader, Class<?>[], Class<?>>
        {
            // prefix for all proxy class names
            private static final String proxyClassNamePrefix = "$Proxy";
    
            // next number to use for generation of unique proxy class names
            private static final AtomicLong nextUniqueNumber = new AtomicLong();
    
            @Override //不存在时调用apply方法,生成代理类
            public Class<?> apply(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces) {
    
                Map<Class<?>, Boolean> interfaceSet = new IdentityHashMap<>(interfaces.length);
                for (Class<?> intf : interfaces) {
                    /*
                     * Verify that the class loader resolves the name of this
                     * interface to the same Class object.
                     */
                    Class<?> interfaceClass = null;
                    try {//此处校验类加载器是否正确,如果类加载器不正确,则nterfaceClass != intf,加载的类不可能相等
                        interfaceClass = Class.forName(intf.getName(), false, loader);
                    } catch (ClassNotFoundException e) {
                    }
                    if (interfaceClass != intf) {
                        throw new IllegalArgumentException(
                            intf + " is not visible from class loader");
                    }
                    /*
                     * Verify that the Class object actually represents an
                     * interface.
                     */
                    if (!interfaceClass.isInterface()) {
                        throw new IllegalArgumentException(
                            interfaceClass.getName() + " is not an interface");
                    }
                    /*
                     * Verify that this interface is not a duplicate.
                     */ //判断该接口是否已经加入缓存
                    if (interfaceSet.put(interfaceClass, Boolean.TRUE) != null) {
                        throw new IllegalArgumentException(
                            "repeated interface: " + interfaceClass.getName());
                    }
                }
    
                String proxyPkg = null;     // package to define proxy class in
                int accessFlags = Modifier.PUBLIC | Modifier.FINAL;
    
                /*
                 * Record the package of a non-public proxy interface so that the
                 * proxy class will be defined in the same package.  Verify that
                 * all non-public proxy interfaces are in the same package.
                 */
                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 == null) {
                            proxyPkg = pkg;
                        } else if (!pkg.equals(proxyPkg)) {
                            throw new IllegalArgumentException(
                                "non-public interfaces from different packages");
                        }
                    }
                }
    
                if (proxyPkg == null) {
                    // if no non-public proxy interfaces, use com.sun.proxy package
                    proxyPkg = ReflectUtil.PROXY_PACKAGE + ".";
                }
    
                /*
                 * Choose a name for the proxy class to generate.
                 */
                long num = nextUniqueNumber.getAndIncrement();
                String proxyName = proxyPkg + proxyClassNamePrefix + num;
    
                /*
                 * Generate the specified proxy class.
                 */ //生成代理类二进制字节码,ProxyGenerator.generateProxyClass生成.class文件的过程其实就是根据.class文件格式来一步步拼接处对应字节数组。
    //由于一个Class包含一个类的所有完整信息,所以可以通过interfaces构建出一个字节码文件。
    byte[] proxyClassFile = ProxyGenerator.generateProxyClass( proxyName, interfaces, accessFlags); try {//装载到虚拟机中 return defineClass0(loader, proxyName, proxyClassFile, 0, proxyClassFile.length); } catch (ClassFormatError e) { /* * A ClassFormatError here means that (barring bugs in the * proxy class generation code) there was some other * invalid aspect of the arguments supplied to the proxy * class creation (such as virtual machine limitations * exceeded). */ throw new IllegalArgumentException(e.toString()); } } }

    最终返回一个代理类,由于代理类持有一个代理执行器,所以,代理类反射创建一个代理对象userService。

     
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