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作者 jaychen
最近在学 Spring,研究了下 AOP 和代理模式,写点心得和大家分享下。
AOP
先说下AOP,AOP 全称 Aspect Oriented Programming,面向切面编程,和 OOP 一样也是一种编程思想。AOP 出现的原因是为了解决 OOP 在处理 侵入性业务上的不足。
那么,什么是侵入性业务?类似日志统计、性能分析等就属于侵入性业务。本来原本的业务逻辑代码优雅大气,正常运行,突然说需要在这段逻辑里面加上性能分析,于是代码就变成了下面这个样子
long begin = System.currentTimeMillis(); // 原本的业务doSomething();long end = System.currentTimeMillis();long step = end - begin;System.out.println("执行花费 :" + step);复制代码
从上面的代码看到,性能分析的业务代码和原本的业务代码混在了一起,好端端的代码就这么被糟蹋了。所以,侵入性业务必须有一个更好的解决方案,这个解决方案就是 AOP。
那么,AOP 是如何解决这类问题?
代理模式
通常,我们会使用代理模式来实现 AOP,这就意味着代理模式可以优雅的解决侵入性业务问题。所以下面来重点分析下代理模式。
这个是代理模式的类图。很多人可能看不懂类图,但是说实话有时候一图胜千言,这里稍微解释下类图的含义,尤其是类图中存在的几种连线符。
- 矩形代表一个类,矩形内部的信息有:类名,属性和方法。
- 虚线 + 三角空心箭头为
is=a
的关系,表示继承,所以上图中TestSQL
和Performance
都实现IDatabase
接口。 - 实线 + 箭头为关联关系,一般在代码中以成员变量的形式体现,所以上图中
Performance
类有一个TestSQL
的成员变量。
有了类图,我们可以根据类图直接写出代理模式的代码了。这里代理模式分为静态代理和动态代理两种,我们分别来看下。
静态代理
假设一个场景,我们需要测试一条 sql query 执行所花费的时间。
如果按照普通的方式,代码逻辑应该如下
long begin = System.currentTimeMillis(); query();long end = System.currentTimeMillis();long step = end - begin;System.out.println("执行花费 :" + step);复制代码
上面说过了,这种会导致查询逻辑和性能测试逻辑混淆在一块,那么来看看使用代理模式是如何解决这个问题的。
代理模式,代理,意味着有一方代替另一方完成一件事。这里,我们会编写两个类:TestSQL
为query 执行逻辑,Performance
为性能测试类。这里 Performance
会代替 TestSQL
去执行 query 逻辑。
要想 Performance
能够代替 TestSQL
执行 query 逻辑,那么这两个类应该是有血缘关系的,即这两个必须实现同一个接口。
// 接口public interface IDatabase { void query();}public class TestSQL implements IDatabase { @Override public void query() { System.out.println("执行 query。。。。"); try { Thread.sleep(2000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }}// 代理类public class PerformanceMonitor implements IDatabase { TestSQL sql; public PerformanceMonitor(TestSQL sql) { this.sql = sql; } @Override public void query() { long begin = System.currentTimeMillis(); // 业务逻辑。 sql.query(); long end = System.currentTimeMillis(); long step = end - begin; System.out.println("执行花费 : " + step); }}// 测试代码public class Main { public static void main(String[] strings) { TestSQL sql = new TestSQL(); PerformanceMonitor performanceMonitor = new PerformanceMonitor(sql); // 由 Performance 代替 testSQL 执行 performanceMonitor.query(); }}复制代码
从上面的示例代码可以分析出来代理模式是如何运作的,这里我们可以很明显看出代理模式的优越性,TestSQL
的逻辑很纯粹,没有混入其他无关的业务代码。
动态代理
回顾静态代理的代码,发现代理类 Performance
必须实现 IDatabase
接口。如果有很多业务需要用到代理来实现,那么每个业务都需要定义一个代理类,这会导致类迅速膨胀,为了避免这点,Java 提供了动态代理。
为何称之为动态代理,动态代理底层是使用反射实现的,是在程序运行期间动态的创建接口的实现。在静态代理中,我们需要在编码的时候编写 Performance
类实现 IDatabase
接口。而使用动态代理,我们不必编写 Performance
实现 IDatabase
接口,而是 JDK 在底层通过反射技术动态创建一个 IDatabase
接口的实现。
使用动态代理需要使用到 InvocationHandler
和 Proxy
这两个类。
// 代理类,不再实现 IDatabase 接口,而是实现 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 实际上就是调用 sql.query() Object object = method.invoke(sql, args); long end = System.currentTimeMillis(); long step = end - begin; System.out.println("执行花费 :" + 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(); }}复制代码
先来看看 newProxyInstance
函数,这个函数的作用就是用来动态创建一个代理对象的类,这个函数需要三个参数:
- 第一个参数为类加载器,如果不懂是什么玩意,先套着模板写,等我写下一篇文章拯救你。
- 第二个参数为要代理的接口,在这个例子里面就是
IDatabase
接口。 - 第三个参数为实现
InvocationHandler
接口的对象。
执行 newProxyInstance
之后,Java 会在底层自动生成一个代理类,其代码大概如下:
public final class $Proxy1 extends Proxy implements IDatabase{ private InvocationHandler h; private $Proxy1(){} public $Proxy1(InvocationHandler h){ this.h = h; } public void query(){ 创建method对象 Method method = Subject.class.getMethod("query"); //调用了invoke方法 h.invoke(this, method, new Object[]{}); }}复制代码
你会发现,这个类很像在静态代理中的 Performance
类,是的,动态代理其本质是 Java 自动为我们生成了一个 $Proxy1
代理类。在 mian
函数中 newProxyInstance
的返回值就是该类的一个实例。并且,$Proxy1
中的 h
属性就是 newProxyInstance
的第三个参数。所以,当我们在 main
函数中执行 proxy.query()
,实际上是调用 $proxy1#query
方法,进而再调用 Performance#invoke
方法。而在 Performance#invoke
通过 Object object = method.invoke(sql, args);
调用了 TestSQL#query
方法。
回顾上面的流程,理解动态代理的核心在于理解 Java 自动生成的代理类。这里还有一点要说明,JDK 的动态代理有一个不足:它只能为接口创建代理实例。这句话体现在代码上就是 newProxyInstance
的第二个参数是一个接口数组。为什么会存在这个不足?其实看 $Proxy1
代理类就知道了,这个由 JDK 生成的代理类需要继承 Proxy
类,而 Java 只支持单继承,所以就限制了 JDK 的动态代理只能为接口创建代理。