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作者 jaychen
最近在學(xué) Spring，研究了下 AOP 和代理模式譬重，寫點(diǎn)心得和大家分享下拒逮。
AOP
先說下AOP，AOP 全稱 Aspect Oriented Programming臀规，面向切面編程滩援，和 OOP 一樣也是一種編程思想。AOP 出現(xiàn)的原因是為了解決 OOP 在處理 侵入性業(yè)務(wù)上的不足塔嬉。
那么玩徊，什么是侵入性業(yè)務(wù)？類似日志統(tǒng)計(jì)谨究、性能分析等就屬于侵入性業(yè)務(wù)恩袱。本來原本的業(yè)務(wù)邏輯代碼優(yōu)雅大氣，正常運(yùn)行胶哲，突然說需要在這段邏輯里面加上性能分析畔塔，于是代碼就變成了下面這個(gè)樣子
long begin = System.currentTimeMillis();
// 原本的業(yè)務(wù)
doSomething();
long end = System.currentTimeMillis();
long step = end - begin;
System.out.println("執(zhí)行花費(fèi) ：" + step);
從上面的代碼看到，性能分析的業(yè)務(wù)代碼和原本的業(yè)務(wù)代碼混在了一起鸯屿，好端端的代碼就這么被糟蹋了澈吨。所以，侵入性業(yè)務(wù)必須有一個(gè)更好的解決方案碾盟，這個(gè)解決方案就是 AOP棚辽。
那么，AOP 是如何解決這類問題冰肴？
代理模式
通常屈藐，我們會(huì)使用代理模式來實(shí)現(xiàn) AOP榔组，這就意味著代理模式可以優(yōu)雅的解決侵入性業(yè)務(wù)問題。所以下面來重點(diǎn)分析下代理模式联逻。
這個(gè)是代理模式的類圖搓扯。很多人可能看不懂類圖，但是說實(shí)話有時(shí)候一圖勝千言包归，這里稍微解釋下類圖的含義锨推，尤其是類圖中存在的幾種連線符。
- 矩形代表一個(gè)類公壤，矩形內(nèi)部的信息有：類名换可，屬性和方法。
- 虛線 + 三角空心箭頭為
is=a的關(guān)系厦幅，表示繼承沾鳄，所以上圖中TestSQL和Performance都實(shí)現(xiàn)IDatabase接口。 - 實(shí)線 + 箭頭為關(guān)聯(lián)關(guān)系确憨，一般在代碼中以成員變量的形式體現(xiàn)译荞，所以上圖中
Performance類有一個(gè)TestSQL的成員變量。
有了類圖休弃，我們可以根據(jù)類圖直接寫出代理模式的代碼了吞歼。這里代理模式分為靜態(tài)代理和動(dòng)態(tài)代理兩種，我們分別來看下塔猾。
靜態(tài)代理
假設(shè)一個(gè)場(chǎng)景篙骡，我們需要測(cè)試一條 sql query 執(zhí)行所花費(fèi)的時(shí)間。
如果按照普通的方式桥帆，代碼邏輯應(yīng)該如下
long begin = System.currentTimeMillis();
query();
long end = System.currentTimeMillis();
long step = end - begin;
System.out.println("執(zhí)行花費(fèi) ：" + step);
上面說過了医增，這種會(huì)導(dǎo)致查詢邏輯和性能測(cè)試邏輯混淆在一塊，那么來看看使用代理模式是如何解決這個(gè)問題的老虫。
代理模式叶骨，代理，意味著有一方代替另一方完成一件事祈匙。這里忽刽，我們會(huì)編寫兩個(gè)類：TestSQL 為query 執(zhí)行邏輯，Performance 為性能測(cè)試類夺欲。這里 Performance 會(huì)代替 TestSQL 去執(zhí)行 query 邏輯跪帝。
要想 Performance 能夠代替 TestSQL 執(zhí)行 query 邏輯，那么這兩個(gè)類應(yīng)該是有血緣關(guān)系的些阅，即這兩個(gè)必須實(shí)現(xiàn)同一個(gè)接口伞剑。
// 接口
public interface IDatabase {
void query();
}
public class TestSQL implements IDatabase {
@Override
public void query() {
System.out.println("執(zhí)行 query。市埋。黎泣。恕刘。");
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
// 代理類
public class PerformanceMonitor implements IDatabase {
TestSQL sql;
public PerformanceMonitor(TestSQL sql) {
this.sql = sql;
}
@Override
public void query() {
long begin = System.currentTimeMillis();
// 業(yè)務(wù)邏輯。
sql.query();
long end = System.currentTimeMillis();
long step = end - begin;
System.out.println("執(zhí)行花費(fèi) : " + step);
}
}
// 測(cè)試代碼
public class Main {
public static void main(String[] strings) {
TestSQL sql = new TestSQL();
PerformanceMonitor performanceMonitor = new PerformanceMonitor(sql);
// 由 Performance 代替 testSQL 執(zhí)行
performanceMonitor.query();
}
}
從上面的示例代碼可以分析出來代理模式是如何運(yùn)作的抒倚，這里我們可以很明顯看出代理模式的優(yōu)越性褐着，TestSQL 的邏輯很純粹，沒有混入其他無關(guān)的業(yè)務(wù)代碼托呕。
動(dòng)態(tài)代理
回顧靜態(tài)代理的代碼含蓉，發(fā)現(xiàn)代理類 Performance 必須實(shí)現(xiàn) IDatabase 接口。如果有很多業(yè)務(wù)需要用到代理來實(shí)現(xiàn)项郊，那么每個(gè)業(yè)務(wù)都需要定義一個(gè)代理類馅扣，這會(huì)導(dǎo)致類迅速膨脹，為了避免這點(diǎn)呆抑，Java 提供了動(dòng)態(tài)代理岂嗓。
為何稱之為動(dòng)態(tài)代理，動(dòng)態(tài)代理底層是使用反射實(shí)現(xiàn)的鹊碍，是在程序運(yùn)行期間動(dòng)態(tài)的創(chuàng)建接口的實(shí)現(xiàn)。在靜態(tài)代理中食绿，我們需要在編碼的時(shí)候編寫 Performance 類實(shí)現(xiàn) IDatabase 接口侈咕。而使用動(dòng)態(tài)代理，我們不必編寫 Performance 實(shí)現(xiàn) IDatabase 接口器紧，而是 JDK 在底層通過反射技術(shù)動(dòng)態(tài)創(chuàng)建一個(gè) IDatabase 接口的實(shí)現(xiàn)耀销。
使用動(dòng)態(tài)代理需要使用到 InvocationHandler 和 Proxy 這兩個(gè)類。
// 代理類,不再實(shí)現(xiàn) IDatabase 接口铲汪，而是實(shí)現(xiàn) InvocationHandler 接口
public class Performance implements InvocationHandler {
private TestSQL sql;
public Performance(TestSQL sql) {
this.sql = sql;
}
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
long begin = System.currentTimeMillis();
// method.invoke 實(shí)際上就是調(diào)用 sql.query()
Object object = method.invoke(sql, args);
long end = System.currentTimeMillis();
long step = end - begin;
System.out.println("執(zhí)行花費(fèi) ：" + step);
return object;
}
}
public class Main {
public static void main(String[] strings) {
TestSQL sql = new TestSQL();
Performance performance = new Performance(sql);
IDatabase proxy = (IDatabase) Proxy.newProxyInstance(
sql.getClass().getClassLoader(),
sql.getClass().getInterfaces(),
performance
);
proxy.query();
}
}
先來看看 newProxyInstance 函數(shù)熊尉，這個(gè)函數(shù)的作用就是用來動(dòng)態(tài)創(chuàng)建一個(gè)代理對(duì)象的類，這個(gè)函數(shù)需要三個(gè)參數(shù)：
- 第一個(gè)參數(shù)為類加載器掌腰，如果不懂是什么玩意狰住，先套著模板寫，等我寫下一篇文章拯救你齿梁。
- 第二個(gè)參數(shù)為要代理的接口催植，在這個(gè)例子里面就是
IDatabase接口。 - 第三個(gè)參數(shù)為實(shí)現(xiàn)
InvocationHandler接口的對(duì)象勺择。
執(zhí)行 newProxyInstance 之后创南，Java 會(huì)在底層自動(dòng)生成一個(gè)代理類，其代碼大概如下：
public final class $Proxy1 extends Proxy implements IDatabase{
private InvocationHandler h;
private $Proxy1(){}
public $Proxy1(InvocationHandler h){
this.h = h;
}
public void query(){
////創(chuàng)建method對(duì)象
Method method = Subject.class.getMethod("query");
//調(diào)用了invoke方法
h.invoke(this, method, new Object[]{});
}
}
你會(huì)發(fā)現(xiàn)省核，這個(gè)類很像在靜態(tài)代理中的 Performance 類稿辙，是的，動(dòng)態(tài)代理其本質(zhì)是 Java 自動(dòng)為我們生成了一個(gè) $Proxy1 代理類气忠。在 mian 函數(shù)中 newProxyInstance 的返回值就是該類的一個(gè)實(shí)例邻储。并且赋咽，$Proxy1 中的 h 屬性就是 newProxyInstance 的第三個(gè)參數(shù)。所以芥备，當(dāng)我們?cè)?main 函數(shù)中執(zhí)行 proxy.query()冬耿，實(shí)際上是調(diào)用 $proxy1#query 方法，進(jìn)而再調(diào)用 Performance#invoke 方法萌壳。而在 Performance#invoke 通過 Object object = method.invoke(sql, args); 調(diào)用了 TestSQL#query 方法亦镶。
回顧上面的流程，理解動(dòng)態(tài)代理的核心在于理解 Java 自動(dòng)生成的代理類袱瓮。這里還有一點(diǎn)要說明缤骨，JDK 的動(dòng)態(tài)代理有一個(gè)不足：它只能為接口創(chuàng)建代理實(shí)例。這句話體現(xiàn)在代碼上就是 newProxyInstance 的第二個(gè)參數(shù)是一個(gè)接口數(shù)組尺借。為什么會(huì)存在這個(gè)不足绊起？其實(shí)看 $Proxy1 代理類就知道了，這個(gè)由 JDK 生成的代理類需要繼承 Proxy 類燎斩，而 Java 只支持單繼承虱歪，所以就限制了 JDK 的動(dòng)態(tài)代理只能為接口創(chuàng)建代理。
