Java理論與實(shí)踐 用動(dòng)態(tài)代理進(jìn)行修飾

1、Java 理論與實(shí)踐: 用動(dòng)態(tài)代理進(jìn)行修飾動(dòng)態(tài)代理為實(shí)現(xiàn)許多常見設(shè)計(jì)模式（包括 Facade、Bridge、Interceptor、Decorator、Proxy（包括遠(yuǎn)程和虛擬代理）和 Adapter 模式）提供了替代的動(dòng)態(tài)機(jī)制。雖然這些模式不使用動(dòng)態(tài)代理，只用普通的類就能夠?qū)崿F(xiàn)，但是在許多情況下，動(dòng)態(tài)代理方式更方便、更緊湊，可以清除許多手寫或生成的類。Proxy 模式Proxy 模式中要?jiǎng)?chuàng)建“stub”或“surrogate”對象，它們的目的是接受請求并把請求轉(zhuǎn)發(fā)到實(shí)際執(zhí)行工作的其他對象。遠(yuǎn)程方法調(diào)用（RMI）利用 Proxy模式，使得在其他 JVM 中執(zhí)行的對象就像本地對象一樣；企業(yè) J

2、avaBeans（EJB）利用 Proxy 模式添加遠(yuǎn)程調(diào)用、安全性和事務(wù)分界；而 JAX-RPC Web服務(wù)則用 Proxy 模式讓遠(yuǎn)程服務(wù)表現(xiàn)得像本地對象一樣。在每一種情況中，潛在的遠(yuǎn)程對象的行為是由接口定義的，而接口本質(zhì)上接受多種實(shí)現(xiàn)。調(diào)用者（在大多數(shù)情況下）不能區(qū)分出它們只是持有一個(gè)對 stub 而不是實(shí)際對象的引用，因?yàn)槎邔?shí)現(xiàn)了相同的接口；stub 的工作是查找實(shí)際的對象、封送參數(shù)、把參數(shù)發(fā)送給實(shí)際對象、解除封送返回值、把返回值返回給調(diào)用者。代理可以用來提供遠(yuǎn)程控制（就像在 RMI、EJB 和 JAX-RPC 中那樣），用安全性策略包裝對象（EJB）、為昂貴的對象（EJB 實(shí)體 B

3、ean）提供惰性裝入，或者添加檢測工具（例如日志記錄）。在 5.0 以前的 JDK 中，RMI stub（以及它對等的 skeleton）是在編譯時(shí)由 RMI 編譯器（rmic）生成的類，RMI 編譯器是 JDK 工具集的一部分。對于每個(gè)遠(yuǎn)程接口，都會生成一個(gè) stub（代理）類，它代表遠(yuǎn)程對象，還生成一個(gè)skeleton 對象，它在遠(yuǎn)程 JVM 中做與 stub 相反的工作 解除封送參數(shù)并調(diào)用實(shí)際的對象。類似地，用于 Web 服務(wù)的 JAX-RPC 工具也為遠(yuǎn)程 Web 服務(wù)生成代理類，從而使遠(yuǎn)程 Web 服務(wù)看起來就像本地對象一樣。不管 stub 類是以源代碼還是以字節(jié)碼生成的，代碼生成仍

4、然會向編譯過程添加一些額外步驟，而且因?yàn)槊嗨频念惖姆簽E，會帶來意義模糊的可能性。另一方面，動(dòng)態(tài)代理機(jī)制支持在編譯時(shí)沒有生成 stub 類的情況下，在運(yùn)行時(shí)創(chuàng)建代理對象。在 JDK 5.0 及以后版本中，RMI 工具使用動(dòng)態(tài)代理代替了生成的 stub，結(jié)果 RMI 變得更容易使用。許多 J2EE 容器也使用動(dòng)態(tài)代理來實(shí)現(xiàn) EJB。EJB 技術(shù)嚴(yán)重地依靠使用攔截（interception）來實(shí)現(xiàn)安全性和事務(wù)分界；動(dòng)態(tài)代理為接口上調(diào)用的所有方法提供了集中的控制流程路徑。動(dòng)態(tài)代理機(jī)制動(dòng)態(tài)代理機(jī)制的核心是 InvocationHandler 接口，如清單 1 所示。調(diào)用句柄的工作是代表動(dòng)態(tài)代理實(shí)際執(zhí)

5、行所請求的方法調(diào)用。傳遞給調(diào)用句柄一個(gè)Method 對象（從 java.lang.reflect 包），參數(shù)列表則傳遞給方法；在最簡單的情況下，可能僅僅是調(diào)用反射性的方法 Method.invoke() 并返回結(jié)果。清單 1. InvocationHandler 接口public interface InvocationHandler Object invoke(Object proxy, Method method, Object args)throws Throwable;每個(gè)代理都有一個(gè)與之關(guān)聯(lián)的調(diào)用句柄，只要代理的方法被調(diào)用時(shí)就會調(diào)用該句柄。根據(jù)通用的設(shè)計(jì)原則：接口定義類型、類定義實(shí)現(xiàn)

6、，代理對象可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)接口，但是不能實(shí)現(xiàn)類。因?yàn)榇眍悰]有可以訪問的名稱，它們不能有構(gòu)造函數(shù)，所以它們必須由工廠創(chuàng)建。清單 2 顯示了動(dòng)態(tài)代理的最簡單的可能實(shí)現(xiàn)，它實(shí)現(xiàn) Set 接口并把所有 Set 方法（以及所有 Object 方法）分派給封裝的 Set 實(shí)例。清單 2. 包裝 Set 的簡單的動(dòng)態(tài)代理public class SetProxyFactory public static Set getSetProxy(final Set s) return (Set) Proxy.newProxyInstance(s.getClass().getClassLoader(),new Cl

7、ass Set.class ,new InvocationHandler() public Object invoke(Object proxy, Method method,Object args) throws Throwable return method.invoke(s, args););SetProxyFactory 類包含一個(gè)靜態(tài)工廠方法 getSetProxy()，它返回一個(gè)實(shí)現(xiàn)了 Set 的動(dòng)態(tài)代理。代理對象實(shí)際實(shí)現(xiàn) Set 調(diào)用者無法區(qū)分（除非通過反射）返回的對象是動(dòng)態(tài)代理。SetProxyFactory 返回的代理只做一件事，把方法分派給傳遞給工廠方法的 Set 實(shí)例。雖

8、然反射代碼通常比較難讀，但是這里的內(nèi)容很少，跟上控制流程并不難 只要某個(gè)方法在 Set 代理上被調(diào)用，它就被分派給調(diào)用句柄，調(diào)用句柄只是反射地調(diào)用底層包裝的對象上的目標(biāo)方法。當(dāng)然，絕對什么都不做的代理可能有點(diǎn)傻，是不是呢？什么都不做的適配器對于像 SetProxyFactory 這樣什么都不做的包裝器來說，實(shí)際有個(gè)很好的應(yīng)用 可以用它安全地把對象引用的范圍縮小到特定接口（或接口集）上，方式是，調(diào)用者不能提升引用的類型，使得可以更安全地把對象引用傳遞給不受信任的代碼（例如插件或回調(diào)）。清單 3 包含一組類定義，實(shí)現(xiàn)了典型的回調(diào)場景。從中會看到動(dòng)態(tài)代理可以更方便地替代通常用手工（或用 IDE 提供

9、的代碼生成向?qū)В?shí)現(xiàn)的 Adapter 模式。清單 3. 典型的回調(diào)場景public interface ServiceCallback public void doCallback();public interface Service public void serviceMethod(ServiceCallback callback);public class ServiceConsumer implements ServiceCallback private Service service;.public void someMethod() .service.serviceMethod(

10、this);ServiceConsumer 類實(shí)現(xiàn)了 ServiceCallback（這通常是支持回調(diào)的一個(gè)方便途徑）并把 this 引用傳遞給 serviceMethod() 作為回調(diào)引用。這種方法的問題是沒有機(jī)制可以阻止 Service 實(shí)現(xiàn)把 ServiceCallback 提升為ServiceConsumer，并調(diào)用 ServiceConsumer 不希望 Service 調(diào)用的方法。有時(shí)對這個(gè)風(fēng)險(xiǎn)并不關(guān)心 但有時(shí)卻關(guān)心。如果關(guān)心，那么可以把回調(diào)對象作為內(nèi)部類，或者編寫一個(gè)什么都不做的適配器類（請參閱清單 4 中的ServiceCallbackAdapter）并用 ServiceCal

11、lbackAdapter 包裝ServiceConsumer。ServiceCallbackAdapter 防止 Service 把ServiceCallback 提升為 ServiceConsumer。清單 4. 用于安全地把對象限制在一個(gè)接口上以便不被惡意代碼不能的適配器類public class ServiceCallbackAdapter implements ServiceCallback private final ServiceCallback cb;public ServiceCallbackAdapter(ServiceCallback cb) this.cb = cb;pu

12、blic void doCallback() cb.doCallback();編寫 ServiceCallbackAdapter 這樣的適配器類簡單卻乏味。必須為包裝的接口中的每個(gè)方法編寫重定向類。在 ServiceCallback 的示例中，只有一個(gè)需要實(shí)現(xiàn)的方法，但是某些接口，例如 Collections 或 JDBC 接口，則包含許多方法。現(xiàn)代的 IDE 提供了“Delegate Methods”向?qū)?，降低了編寫適配器類的工作量，但是仍然必須為每個(gè)想要包裝的接口編寫一個(gè)適配器類，而且對于只包含生成的代碼的類，也有一些讓人不滿意的地方?？雌饋響?yīng)當(dāng)有一種方式可以更緊湊地表示“什么也不做的限制

13、適配器模式”。通用適配器類清單 2 中的 SetProxyFactory 類當(dāng)然比用于 Set 的等價(jià)的適配器類更緊湊，但是它仍然只適用于一個(gè)接口：Set。但是通過使用泛型，可以容易地創(chuàng)建通用的代理工廠，由它為任何接口做同樣的工作，如清單 5 所示。它幾乎與SetProxyFactory 相同，但是可以適用于任何接口?，F(xiàn)在再也不用編寫限制適配器類了！如果想創(chuàng)建代理對象安全地把對象限制在接口 T，只要調(diào)用getProxy(T.class,object) 就可以了，不需要一堆適配器類的額外累贅。清單 5. 通用的限制適配器工廠類public class GenericProxyFactory pu

14、blic static T getProxy(Class intf,final T obj) return (T)Proxy.newProxyInstance(obj.getClass().getClassLoader(),new Class intf ,new InvocationHandler() public Object invoke(Object proxy, Method method,Object args) throws Throwable return method.invoke(obj, args););動(dòng)態(tài)代理作為 Decorator當(dāng)然，動(dòng)態(tài)代理工具能做的，遠(yuǎn)不僅僅是把

15、對象類型限制在特定接口上。從 清單 2 和 清單 5 中簡單的限制適配器到 Decorator 模式，是一個(gè)小的飛躍，在 Decorator 模式中，代理用額外的功能（例如安全檢測或日志記錄）包裝調(diào)用。清單 6 顯示了一個(gè)日志 InvocationHandler，它在調(diào)用目標(biāo)對象上的方法之外，還寫入一條日志信息，顯示被調(diào)用的方法、傳遞的參數(shù)，以及返回值。除了反射性的 invoke() 調(diào)用之外，這里的全部代碼只是生成調(diào)試信息的一部分 還不是太多。代理工廠方法的代碼幾乎與 GenericProxyFactory相同，區(qū)別在于它使用的是 LoggingInvocationHandler 而不是匿名

16、的調(diào)用句柄。清單 6. 基于代理的 Decorator，為每個(gè)方法調(diào)用生成調(diào)試日志private static class LoggingInvocationHandlerimplements InvocationHandler final T underlying;public LoggingHandler(T underlying) this.underlying = underlying;public Object invoke(Object proxy, Method method,Object args) throws Throwable StringBuffer sb = new

17、StringBuffer();sb.append(method.getName(); sb.append();for (int i=0; args != null & i ); sb.append(ret);System.out.println(sb);return ret;如果用日志代理包裝 HashSet，并執(zhí)行下面這個(gè)簡單的測試程序：Set s = newLoggingProxy(Set.class, new HashSet();s.add(three);if (!s.contains(four)s.add(four);System.out.println(s);會得到以下輸出：

18、add(three) - truecontains(four) - falseadd(four) - truetoString() - four, threefour, three這種方式是給對象添加調(diào)試包裝器的一種好的而且容易的方式。它當(dāng)然比生成代理類并手工創(chuàng)建大量 println() 語句容易得多（也更通用）。我進(jìn)一步改進(jìn)了這一方法；不必?zé)o條件地生成調(diào)試輸出，相反，代理可以查詢動(dòng)態(tài)配置存儲（從配置文件初始化，可以由 JMX MBean 動(dòng)態(tài)修改），確定是否需要生成調(diào)試語句，甚至可能在逐個(gè)類或逐個(gè)實(shí)例的基礎(chǔ)上進(jìn)行。在這一點(diǎn)上，我認(rèn)為讀者中的 AOP 愛好者們幾乎要跳出來說“這正是 AOP擅長

19、的??！”是的，但是解決問題的方法不止一種 僅僅因?yàn)槟稠?xiàng)技術(shù)能解決某個(gè)問題，并不意味著它就是最好的解決方案。在任何情況下，動(dòng)態(tài)代理方式都有完全在“純 Java”范圍內(nèi)工作的優(yōu)勢，不是每個(gè)公司都用（或應(yīng)當(dāng)用） AOP 的。動(dòng)態(tài)代理作為適配器代理也可以用作真正的適配器，提供了對象的一個(gè)視圖，導(dǎo)出與底層對象實(shí)現(xiàn)的接口不同的接口。調(diào)用句柄不需要把每個(gè)方法調(diào)用都分派給相同的底層對象；它可以檢查名稱，并把不同的方法分派給不同的對象。例如，假設(shè)有一組表示持久實(shí)體（Person、Company 和 PurchaseOrder） 的 JavaBean 接口，指定了屬性的 getter 和 setter，而且正在編

20、寫一個(gè)持久層，把數(shù)據(jù)庫記錄映射到實(shí)現(xiàn)這些接口的對象上?，F(xiàn)在不用為每個(gè)接口編寫或生成類，可以只用一個(gè) JavaBean 風(fēng)格的通用代理類，把屬性保存在 Map 中。清單 7 顯示的動(dòng)態(tài)代理檢查被調(diào)用方法的名稱，并通過查詢或修改屬性圖直接實(shí)現(xiàn) getter 和 setter 方法?，F(xiàn)在，這一個(gè)代理類就能實(shí)現(xiàn)多個(gè)JavaBean 風(fēng)格接口的對象。清單 7. 用于把 getter 和 setter 分派給 Map 的動(dòng)態(tài)代理類public class JavaBeanProxyFactory private static class JavaBeanProxy implements Invocatio

21、nHandler Map properties = new HashMap();public JavaBeanProxy(Map properties) perties.putAll(properties);public Object invoke(Object proxy, Method method,Object args)throws Throwable String meth = method.getName();if (meth.startsWith(get) String prop = meth.substring(3);Object o = properties.

22、get(prop);if (o != null & !method.getReturnType().isInstance(o)throw new ClassCastException(o.getClass().getName() + is not a + method.getReturnType().getName();return o;else if (meth.startsWith(set) / Dispatch setters similarlyelse if (meth.startsWith(is) / Alternate version of get for boolean

23、propertieselse / Can dispatch non get/set/is methods as desiredpublic static T getProxy(Class intf,Map values) return (T) Proxy.newProxyInstance(JavaBeanProxyFactory.class.getClassLoader(),new Class intf , new JavaBeanProxy(values);雖然因?yàn)榉瓷湓?Object 上工作會有潛在的類型安全性上的損失，但是，JavaBeanProxyFactory 中的 getter 處理會進(jìn)行一些必要的額外的類型檢測，就像我在這里用 isInstance() 對 getter 進(jìn)行的檢測一樣。性能成本正如已經(jīng)看到的，動(dòng)態(tài)代理擁有簡化大量代碼的潛力 不僅能替代許多生成的代碼，而且一個(gè)代理類還