Java代理設計模式(Proxy)的四種具體實現：靜態代理和動態代理

面試問題：Java里的代理設計模式（Proxy Design Pattern）一共有幾種實現方式？這個題目很像孔乙己問“茴香豆的茴字有哪幾種寫法？”

所謂代理模式，是指客戶端(Client)并不直接調用實際的對象(下圖右下角的RealSubject)，而是通過調用代理(Proxy)，來間接的調用實際的對象。

代理模式的使用場合，一般是由于客戶端不想直接訪問實際對象，或者訪問實際的對象存在技術上的障礙，因而通過代理對象作為橋梁，來完成間接訪問。

實現方式一：靜態代理

開發一個接口IDeveloper，該接口包含一個方法writeCode，寫代碼。

public interface IDeveloper { public void writeCode(); }

創建一個Developer類，實現該接口。

public class Developer implements IDeveloper{ private String name; public Developer(String name){ this.name = name; } @Override public void writeCode() { System.out.println("Developer " + name + " writes code"); } }

測試代碼：創建一個Developer實例，名叫Jerry，去寫代碼！

public class DeveloperTest { public static void main(String[] args) { IDeveloper jerry = new Developer("Jerry"); jerry.writeCode(); } }

現在問題來了。Jerry的項目經理對Jerry光寫代碼，而不維護任何的文檔很不滿。假設哪天Jerry休假去了，其他的程序員來接替Jerry的工作，對著陌生的代碼一臉問號。經全組討論決定，每個開發人員寫代碼時，必須同步更新文檔。

為了強迫每個程序員在開發時記著寫文檔，而又不影響大家寫代碼這個動作本身, 我們不修改原來的Developer類，而是創建了一個新的類，同樣實現IDeveloper接口。這個新類DeveloperProxy內部維護了一個成員變量，指向原始的IDeveloper實例：

public class DeveloperProxy implements IDeveloper{ private IDeveloper developer; public DeveloperProxy(IDeveloper developer){ this.developer = developer; } @Override public void writeCode() { System.out.println("Write documentation..."); this.developer.writeCode(); } }

這個代理類實現的writeCode方法里，在調用實際程序員writeCode方法之前，加上一個寫文檔的調用，這樣就確保了程序員寫代碼時都伴隨著文檔更新。

測試代碼：

靜態代理方式的優點

1. 易于理解和實現

2. 代理類和真實類的關系是編譯期靜態決定的，和下文馬上要介紹的動態代理比較起來，執行時沒有任何額外開銷。

靜態代理方式的缺點

每一個真實類都需要一個創建新的代理類。還是以上述文檔更新為例，假設老板對測試工程師也提出了新的要求，讓測試工程師每次測出bug時，也要及時更新對應的測試文檔。那么采用靜態代理的方式，測試工程師的實現類ITester也得創建一個對應的ITesterProxy類。

public interface ITester { public void doTesting(); } Original tester implementation class: public class Tester implements ITester { private String name; public Tester(String name){ this.name = name; } @Override public void doTesting() { System.out.println("Tester " + name + " is testing code"); } } public class TesterProxy implements ITester{ private ITester tester; public TesterProxy(ITester tester){ this.tester = tester; } @Override public void doTesting() { System.out.println("Tester is preparing test documentation..."); tester.doTesting(); } }

正是因為有了靜態代碼方式的這個缺點，才誕生了Java的動態代理實現方式。

Java動態代理實現方式一：InvocationHandler

InvocationHandler的原理我曾經專門寫文章介紹過：Java動態代理之InvocationHandler最簡單的入門教程

通過InvocationHandler, 我可以用一個EnginnerProxy代理類來同時代理Developer和Tester的行為。

public class EnginnerProxy implements InvocationHandler { Object obj; public Object bind(Object obj) { this.obj = obj; return Proxy.newProxyInstance(obj.getClass().getClassLoader(), obj .getClass().getInterfaces(), this); } @Override public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable { System.out.println("Enginner writes document"); Object res = method.invoke(obj, args); return res; } }

真實類的writeCode和doTesting方法在動態代理類里通過反射的方式進行執行。

測試輸出：

通過InvocationHandler實現動態代理的局限性

假設有個產品經理類(ProductOwner) 沒有實現任何接口。

public class ProductOwner { private String name; public ProductOwner(String name){ this.name = name; } public void defineBackLog(){ System.out.println("PO: " + name + " defines Backlog."); } }

我們仍然采取EnginnerProxy代理類去代理它，編譯時不會出錯。運行時會發生什么事？

ProductOwner po = new ProductOwner("Ross"); ProductOwner poProxy = (ProductOwner) new EnginnerProxy().bind(po); poProxy.defineBackLog();

運行時報錯。所以局限性就是：如果被代理的類未實現任何接口，那么不能采用通過InvocationHandler動態代理的方式去代理它的行為。

Java動態代理實現方式二：CGLIB

CGLIB是一個Java字節碼生成庫，提供了易用的API對Java字節碼進行創建和修改。關于這個開源庫的更多細節，請移步至CGLIB在github上的倉庫：https://github.com/cglib/cglib

我們現在嘗試用CGLIB來代理之前采用InvocationHandler沒有成功代理的ProductOwner類(該類未實現任何接口)。

現在我改為使用CGLIB API來創建代理類：

public class EnginnerCGLibProxy { Object obj; public Object bind(final Object target) { this.obj = target; Enhancer enhancer = new Enhancer(); enhancer.setSuperclass(obj.getClass()); enhancer.setCallback(new MethodInterceptor() { @Override public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable { System.out.println("Enginner 2 writes document"); Object res = method.invoke(target, args); return res; } } ); return enhancer.create(); } }

測試代碼：

ProductOwner ross = new ProductOwner("Ross"); ProductOwner rossProxy = (ProductOwner) new EnginnerCGLibProxy().bind(ross); rossProxy.defineBackLog();

盡管ProductOwner未實現任何代碼，但它也成功被代理了：

用CGLIB實現Java動態代理的局限性

如果我們了解了CGLIB創建代理類的原理，那么其局限性也就一目了然。我們現在做個實驗，將ProductOwner類加上final修飾符，使其不可被繼承：

再次執行測試代碼，這次就報錯了： Cannot subclass final class XXXX。

所以通過CGLIB成功創建的動態代理，實際是被代理類的一個子類。那么如果被代理類被標記成final，也就無法通過CGLIB去創建動態代理。

Java動態代理實現方式三：通過編譯期提供的API動態創建代理類

假設我們確實需要給一個既是final，又未實現任何接口的ProductOwner類創建動態代碼。除了InvocationHandler和CGLIB外，我們還有最后一招：

我直接把一個代理類的源代碼用字符串拼出來，然后基于這個字符串調用JDK的Compiler（編譯期）API，動態的創建一個新的.java文件，然后動態編譯這個.java文件，這樣也能得到一個新的代理類。

測試成功：

我拼好了代碼類的源代碼，動態創建了代理類的.java文件，能夠在Eclipse里打開這個用代碼創建的.java文件，

下圖是如何動態創建ProductPwnerSCProxy.java文件:

下圖是如何用JavaCompiler API動態編譯前一步動態創建出的.java文件，生成.class文件：

下圖是如何用類加載器加載編譯好的.class文件到內存：

如果您想試試這篇文章介紹的這四種代理模式(Proxy Design Pattern), 請參考我的github倉庫，全部代碼都在上面。感謝閱讀。

https://github.com/i042416/JavaTwoPlusTwoEquals5/tree/master/src/proxy

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