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Java帝国之动态代理

已经快三更天了, Java帝国的国王还在看着IO大臣的奏章发呆,他有点想不明白, 帝国已经给臣民了提供了这么多的东西,他们为什么还不满意呢? 集合、IO、反射、网络、线程、泛型、JDBC ......在IT界哪一个不都是响当当的硬通货? 有了这些技术,写个Java程序多简单啊, 臣民们为何还整天抗议呢?

作者:刘欣|2017-10-12 14:56

开发者大赛路演 | 12月16日,技术创新,北京不见不散


1.深夜奏对

已经快三更天了, Java帝国的国王还在看着IO大臣的奏章发呆,他有点想不明白, 帝国已经给臣民了提供了这么多的东西,他们为什么还不满意呢? 集合、IO、反射、网络、线程、泛型、JDBC ......在IT界哪一个不都是响当当的硬通货? 有了这些技术,写个Java程序多简单啊, 臣民们为何还整天抗议呢?

这还是昨天IO大臣的一个奏章,其中说到各个部落要酝酿一场大规模的抗议游行,抗议Java不支持动态性,不能在运行时修改一个类,导致不能用声明的方式来编程。

国王愤愤地想,我的政策太开明了,这些刁民不知好歹,蹬鼻子上脸,以后要坚决加强东厂西厂锦衣卫镇抚司等纪检法的建设,有意见可以上访, 不能这么胡闹,增加社会不稳定因素。帝国正在和Python, PHP等国家开战,处处都要银子,攘外必先安内啊。

想到这里,国王立刻命令吕公公宣IO大臣进宫。

IO大臣半夜里被从热腾腾的的被窝里拽出来,心里老大不情愿, 迷迷糊糊地跟着吕公公进了宫。

“陛下半夜三更还在为国事操劳,真乃臣等之罪也 !” IO大臣虽然心里不情愿,但还是毕恭毕敬。

“爱卿,你说说这是怎么一回事? 什么是Java 不支持动态性? ”国王拿出了奏章。

IO大臣心里明白了,原来是介个啊。

“启奏陛下,其实这是刁民们羡慕Python 、Ruby 等语言的动态性,想让我们Java 也支持,他们最想要的一个功能就是能在运行时对类进行修改,这样可以用声明的方式来编程。”

“你能不能说点朕能听懂的话?” 国王低沉的声音里隐藏着马上就要喷薄而出的怨气,老子想了一晚上都没整明白,你还在这里给我文绉绉的!

“是这样” IO大臣开始调用脑细胞遣词造句,准备用通俗易懂的语言扑灭陛下的怒火。

“所谓运行时对类进行修改,打个比方来说,我写了一个HelloWorld的类,其中有两个方法:sayHello()和sayHelloToPHP(),陛下请看: ”

“这是帝国三岁小孩都能明白的代码,说重点!”

“然后这个类运行起来了,刁民们希望在运行的时候可以修改这类, 譬如加一个新方法sayHelloToPython(), 或者对现在的sayHello()方法里加一点新东西, 甚至把sayHelloToPHP()这个方法删除!”

“这些刁民太过分了, 难道他们不能写个新的类来做这件事吗?”

“陛下圣明, 臣也觉得可以新写一个类比如HelloWorldNew来做这件事情,重新编译一下不就行了吗? 可是他们说的是在运行时修改,是运行时,运行时,运行时,重要的事情说三遍,不是编译时。”

“运行时? 一个类一旦装入到方法区还怎么修改 ” 国王还是很了解JVM这一套。 “你知道他们为什么有这个要求吗?”

“他们说了想用声明的方式来编程.....” IO大臣意识到大事不好。

“什么是声明的方式” 国王穷追不舍

“这个臣还不太清楚......”

“快去彻查,限你三天回话。”

“遵旨”

2.明察暗访

IO大臣冷汗都出来了, 他睡意全无,赶紧召集家丁幕僚准备上山下乡、明察暗访,限他们两天把这个“以声明的方式编程”搞清楚。

两天内不断有快马回报,各种各样的信息如雪片般飞来。 IO大臣又花了一天时间整理,终于明白了这个“以声明的方式编程”。

原来这帮刁民犯懒,写完了代码以后有这样的需求:

在某些函数调用前后加上日志记录

给某些函数加上事务的支持

给某些函数加上权限控制

......

这些需求挺通用的,如果在每个函数中都实现一遍,那重复代码就太多了。 更要命的是有时候代码是别人写的,你只有class 文件,怎么修改? 怎么加上这些功能?

所以“刁民”们就想了一个损招,他们想在XML文件或者什么地方声明一下, 比如对于添加日志的需求吧, 声明的大意如下:

对于com.coderising这个package下所有以add开头的方法,在执行之前都要调用Logger.startLog()方法, 在执行之后都要调用Logger.endLog()方法。

对于增加事务支持的需求,声明的大意如下:

对于所有以DAO结尾的类,所有的方法执行之前都要调用TransactionManager.begin(),执行之后都要调用TransactionManager.commit(), 如果抛出异常的话调用TransactionManager.rollback()。

他们已经充分发挥了自己的那点儿小聪明,号称是开发了一个叫AOP的东西,能够读取这个XML中的声明, 并且能够找到那些需要插入日志的类和方法, 接下来就需要修改这些方法了。 但是Java帝国不允许修改一个已经被加载或者正在运行的类, 于是他们就不干了,就要抗议、就要游行,就要暴动, 真是可恶。

IO大臣决定向国王做一次汇报,看看国王的反应。

3.Java 动态代理

国王不愧是国王, IO大臣稍微一解释, 就明白怎么回事了。

“爱卿,你觉得该怎么办? ” 皮球又被踢到了IO大臣那里。

“臣觉得不能让这些刁民突破帝国的底线, 我们的class在运行时是不能被修改的,如果也像Python,Ruby 那样在运行时可以肆意修改,那就太混乱了!” IO大臣小心翼翼地揣摩圣意。

“言之有理, 爱卿有何办法? ”

“臣想到了一个办法,虽然不能修改现有的类,但是可以在运行时动态的创建新的类啊,比如有个类HelloWorld:

“这么简单的类,怎么还得实现一个接口呢? ” 国王问道

“臣想给这些刁民们增加一点点障碍, 你不是想让我动态地创建新的类吗?你必须得有接口才行啊” IO大臣又得意又阴险地笑了。

国王脸上也露出了一丝不易觉察的微笑。

“现在他们的问题是要在sayHello()方法中调用Logger.startLog(), Logger.endLog()添加上日志, 但是这个sayHello()方法又不能修改了!”

“所以臣想了想, 可以动态地生成一个新类,让这个类作为HelloWorld的代理去做事情(加上日志功能), 陛下请看,这个HelloWorld代理也实现了IHelloWorld接口。 所以在调用方看来,都是IHelloWorld接口, 并不会意识到其实底层其实已经沧海沧田了。”

“朕能明白你这个绿色的HelloWorld代理,但是你这个类怎么可能知道把Logger的方法加到什么地方呢?” 国王一下子看出了关键。

“陛下天资聪慧,臣拜服,‘刁民’们需要写一个类来告诉我们具体把Logger的代码加到什么地方, 这个类必须实现帝国定义的InvocationHandler接口,该接口中有个叫做invoke的方法就是他们写扩展代码的地方。 比如这个LoggerHandler: ”

“ 看起来有些让朕不舒服,不过朕大概明白了, 无非就是在调用真正的方法之前先调用Logger.startLog(), 在调用之后在调用Logger.end(), 这就是对方法进行拦截了,对不对?”

“正是如此! 其实这个LoggerHandler 充当了一个中间层, 我们自动化生成的类$HelloWorld100会调用它,把sayHello这样的方法调用传递给他 (上图中的method变量),于是sayHello()方法就被添加上了Logger的startLog()和endLog()方法”


“此外,臣想提醒陛下的是,这个Handler不仅仅能作用于IHelloWorld 这个接口和 HelloWorld这个类,陛下请看,那个target 是个Object, 这就意味着任何类的实例都可以, 当然我们会要求这些类必须得实现接口。 臣民们使用LoggerHandler的时候是这样的:”

输出:

Start Logging

Hello World

End Logging

“如果想对另外一个接口ICalculator和类Calcualtor做代理, 也可以复用这个LoggerHandler的类:”

“折腾了变天,原来魔法是在Proxy.newProxyInstance(....) 这里,就是动态地生成了一个类嘛, 这个类对臣民们来说是动态生成的, 也是看不到源码的。”

“圣明无过陛下,我就是在运行时,在内存中生成了一个新的类,这个类在调用sayHello() 或者add()方法的时候, 其实调用的是LoggerHanlder的invoke 方法, 而那个invoke就会拦截真正的方法调用,添加日志功能了! ”

“爱卿辛苦了,虽然有点绕,但是理解了还是挺简单的。 朕明天就颁发圣旨, 全国推行,对了你打算叫它什么名字? ”

“既然是在运行时动态的生成类,并且作为一个真实对象的代理来做事情, 那就叫动态代理吧!”

动态代理技术发布了,臣民们得到了暂时的安抚,但是这个动态代理的缺陷就是必须有接口才能工作,帝国的臣民能忍受得了吗?

【本文为51CTO专栏作者“刘欣”的原创稿件,转载请通过作者微信公众号coderising获取授权】

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