深入理解Java动态代理：从传统实现到动态代理的演变

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引言

在面向对象编程中，代理模式是一种设计模式，它允许为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。Java中的动态代理提供了无需修改源代码即可增强方法行为的能力，这在AOP（面向切面编程）和框架开发中尤为重要。本文将通过一个用户管理业务的例子来详细讲解如何使用Java动态代理，并深入探讨Proxy.newProxyInstance()方法。我们将首先展示传统的实现方式，然后介绍如何通过动态代理优化这段代码。

传统实现与问题分析

用户管理业务需求分析

为了模拟一个典型的企业用户管理场景，我们需要实现以下功能：

用户登录
用户删除
用户查询

此外，还需要统计每个操作的耗时。原始实现中，这些功能是在UserServiceImpl类中直接实现的，但这样做会导致每个方法内部都包含性能统计的重复代码。

传统实现代码

package com.itcq.proxy.demo1;

public interface UserService {
    void login(); // 登录
    void delete(); // 删除
    void query(); // 查询
}

package com.itcq.proxy.demo1;

public class UserServiceImpl implements UserService {
    @Override
    public void login() {
        try {
            long start = System.currentTimeMillis();
            System.out.println("登录");
            Thread.sleep(3000);
            long end = System.currentTimeMillis();
            System.out.println("登录耗时：" + (end - start) + "ms");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    @Override
    public void delete() {
        try {
            long start = System.currentTimeMillis();
            System.out.println("删除");
            Thread.sleep(4000);
            long end = System.currentTimeMillis();
            System.out.println("删除耗时：" + (end - start) + "ms");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    @Override
    public void query() {
        try {
            long start = System.currentTimeMillis();
            System.out.println("查询");
            Thread.sleep(5000);
            long end = System.currentTimeMillis();
            System.out.println("查询耗时：" + (end - start) + "ms");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

package com.itcq.proxy.demo1;

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        UserService userService = new UserServiceImpl();
        userService.login();
        userService.delete();
        userService.query();
    }
}

存在的问题

业务对象的每个方法都要进行性能统计，存在大量重复的代码。这种做法不仅违反了DRY（Don't Repeat Yourself）原则，还使得代码难以维护。每当需要修改性能统计逻辑时，我们必须在所有相关的方法中逐一更改。

使用动态代理解决问题

动态代理的概念与优势

动态代理是指在运行时创建代理类，而不是在编译时定义。这意味着我们可以根据需要动态地添加或移除代理行为，而不需要改变被代理类的代码。这对于实现横切关注点（如日志记录、事务管理等）特别有用。

动态代理的关键组件

要实现动态代理，主要依赖于两个关键组件：

java.lang.reflect.Proxy：用于创建动态代理实例。
java.lang.reflect.InvocationHandler：用于集中处理代理对象上的方法调用。

`Proxy.newProxyInstance()` 方法详解

Proxy.newProxyInstance()是创建动态代理实例的核心方法，其签名如下：

public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces, InvocationHandler h) throws IllegalArgumentException

参数说明

ClassLoader loader：定义代理类的类加载器。这是用来加载生成的代理类到JVM中，以便在运行时使用。通常我们会传递目标对象的类加载器，即target.getClass().getClassLoader()。
Class<?>[] interfaces：代理类要实现的接口列表。要求与被代理类实现的接口一致。我们可以通过target.getClass().getInterfaces()获取这些接口。
InvocationHandler h：这是一个接口，其中必须实现invoke方法。该方法会在每次调用代理对象的方法时被触发，从而允许我们在实际调用前后插入额外的行为（例如性能统计、日志记录等）。

返回值

该方法返回的就是动态生成的代理对象，这个对象实现了指定的接口，并且所有的接口方法调用都会被转发给提供的InvocationHandler实例进行处理。

改进后的实现代码

我们将基于上述理论知识，构建一个改进版的示例来展示如何使用动态代理优化用户管理业务的功能实现。

定义UserService接口

package com.itcq.proxy.demo2;

public interface UserService {
    void login(); // 登录
    void delete(); // 删除
    void query(); // 查询
}

简化实现类

不再需要在每个方法中手动添加性能统计逻辑。

package com.itcq.proxy.demo2;

public class UserServiceImpl implements UserService {
    @Override
    public void login() {
        System.out.println("执行登录操作");
    }

    @Override
    public void delete() {
        System.out.println("执行删除操作");
    }

    @Override
    public void query() {
        System.out.println("执行查询操作");
    }
}

创建动态代理

我们将创建一个名为App的测试类，在其中使用动态代理来包装UserServiceImpl，并在每个方法调用时添加性能统计逻辑。

package com.itcq.proxy.demo2;

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;

public class App {
    public static void main(String[] args) {

        // 创建真实的业务对象
        UserService userService = new UserServiceImpl();

        // 使用动态代理创建代理对象
        UserService proxyUserService = (UserService) Proxy.newProxyInstance(
            // 类加载器，这里使用的是UserService接口的类加载器
            UserService.class.getClassLoader(),
            // 接口数组，表示代理对象需要实现的接口，这里是UserService接口
            new Class[]{UserService.class},
            // InvocationHandler，用于处理所有接口方法的调用
            new InvocationHandler() {
                @Override
                public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
                    try {
                        // 在方法执行前打印开始信息
                        String methodName = method.getName();
                        long start = System.currentTimeMillis();
                        System.out.println(methodName + " 开始");

                        // 调用真实对象的方法
                        Object result = method.invoke(userService, args);

                        // 在方法执行后打印结束信息以及耗时
                        long end = System.currentTimeMillis();
                        System.out.println(methodName + " 结束，耗时：" + (end - start) + "ms");

                        return result;
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    return null;
                }
            }
        );

        // 调用代理对象的方法
        proxyUserService.login();
        proxyUserService.delete();
        proxyUserService.query();
    }
}

关键点解释

InvocationHandler 的 invoke 方法：每当通过代理对象调用某个接口方法时，invoke方法就会被触发。在这个方法里，我们可以执行任何想要增强的操作，比如性能统计、日志记录等。然后，我们调用method.invoke()来真正执行目标对象的方法，并最终返回结果。
性能统计逻辑：在invoke方法中，我们在调用目标方法之前记录当前时间戳，之后再记录一次，两者相减得到的就是该方法执行所花费的时间。

对比与总结

传统实现 vs. 动态代理实现

特性	传统实现	动态代理实现
性能统计逻辑	内嵌于每个方法中，导致代码冗余	集中在`InvocationHandler`中，避免了代码重复
可维护性	修改一处需改动多处	修改一处即可影响所有方法
扩展性	添加新功能需修改原有代码	可以轻松添加新的横切关注点，不影响原有代码

通过对比可以看出，使用动态代理可以显著提高代码的可读性和可维护性，同时也能更灵活地应对变化的需求。希望这篇文章能帮助你更好地理解和应用Java动态代理技术。

posted on 2024-12-05 18:10 周政然阅读(169) 评论(0) 收藏举报

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