Java动态代理：优化静态代理模式的灵活解决方案

代理模式

定义

代理模式，为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问

具体实现

代理模式的具体实现描述可以分为以下几个步骤：

1. 创建抽象对象接口（Subject Interface）：
   • 定义抽象对象接口，包含原始对象和代理对象共同实现的方法。

/**
 * 抽象对象接口
 **/
public interface UserManager {

	public void addUser(String userId, String userName);
	
	public void delUser(String userId);
	
	public void modifyUser(String userId, String userName);
	
	public String findUser(String userId);
}

2. 创建原始对象（Real Object）：

• 实现抽象对象接口的具体类，即原始对象。

public class UserManagerImpl implements UserManager {

	public void addUser(String userId, String userName) {
		try {
			System.out.println("UserManagerImpl.addUser() userId-->>" + userId);
		}catch(Exception e) {
			e.printStackTrace();
			throw new RuntimeException();
		}	
	}

	public void delUser(String userId) {
		System.out.println("UserManagerImpl.delUser() userId-->>" + userId);
	}

	public String findUser(String userId) {
		System.out.println("UserManagerImpl.findUser() userId-->>" + userId);
		return "张三";
	}

	public void modifyUser(String userId, String userName) {
		System.out.println("UserManagerImpl.modifyUser() userId-->>" + userId);
	}

}

3. 创建代理对象（Proxy Object）：

• 实现抽象对象接口的具体类，即代理对象。
• 在代理对象中持有一个对原始对象的引用。

/**
 * 代理类
 **/
public class UserManagerImplProxy implements UserManager {

	private UserManager userManager;
	
	public UserManagerImplProxy(UserManager userManager) {
		this.userManager = userManager;
	}
	
	public void addUser(String userId, String userName) {
		try {
			System.out.println("start-->>addUser() userId--代理类-->>" + userId);
			userManager.addUser(userId, userName);
			System.out.println("success--代理类-->>addUser()");
		}catch(Exception e) {
			e.printStackTrace();
			System.out.println("error--代理类-->>addUser()");
		}	
	}
	public void delUser(String userId) {

	}
	public String findUser(String userId) {
		return null;
	}
	public void modifyUser(String userId, String userName) {

	}

}

4. 在代理对象中添加额外逻辑：
   • 在代理对象的方法中，可以在调用原始对象之前或之后执行一些额外的逻辑。
   • 这些额外逻辑可以是权限验证、日志记录、缓存操作等。
     
5. 在客户端中使用代理对象：
   • 在客户端代码中，通过代理对象来访问原始对象的方法。
   • 客户端不直接访问原始对象，而是通过代理对象进行间接访问。

public class Client {
	/**
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		//创建代理对象，同时将被代理的对象通过构造函数传入到代理对象中
		UserManager userManager = new UserManagerImplProxy(new UserManagerImpl());
		//调用代理对象的方法
		userManager.addUser("0001", "张三");
	}

}

分析优缺点

上面写的代码都是静态代理模式的，所以这里罗列优缺点的基础也是基于静态代理的：
优点：

1. 额外功能：静态代理可以在代理对象中添加额外的功能，而无需修改真实对象的代码。这使得我们可以在不影响真实对象的情况下，对其进行功能扩展，例如添加日志记录、性能监控等。

2. 控制访问：静态代理可以在代理对象中控制对真实对象的访问。代理对象可以验证参数、权限等，并决定是否允许客户端访问真实对象。

3. 解耦合：静态代理可以将真实对象与客户端代码解耦合。客户端只需要通过代理对象与真实对象进行交互，而无需关注真实对象的具体实现。

缺点：

1. 代码重复：静态代理需要手动创建代理对象，并在代理对象中实现与真实对象相同的接口。这可能导致代理对象和真实对象之间的代码重复，增加了维护的工作量。

2. 增加类的数量：静态代理需要为每个真实对象创建一个代理对象，这可能导致类的数量增加。如果需要代理多个真实对象，就需要为每个真实对象创建一个代理对象，这可能导致类的爆炸增长。

3. 编译时确定：静态代理在编译时就确定了代理对象和真实对象的关系，无法动态改变。如果需要在运行时动态决定代理对象的行为，静态代理就无法满足需求。

优化使用动态代理解决

优化

使用动态代理来优化上述的静态代理代码，可以解决静态代理中的一些不足之处，如代码重复和类数量增加。下面是使用动态代理进行优化的示例代码：

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

public class DynamicProxyDemo {
    public static void main(String[] args) {
        UserManager userManager = new UserManagerImpl();
        UserManager proxy = (UserManager) getProxyInstance(userManager);
        proxy.addUser("0001", "张三");
    }

    public static Object getProxyInstance(Object target) {
        return Proxy.newProxyInstance(
                target.getClass().getClassLoader(),
                target.getClass().getInterfaces(),
                new DynamicProxyHandler(target)
        );
    }
}

class DynamicProxyHandler implements InvocationHandler {
    private Object target;

    public DynamicProxyHandler(Object target) {
        this.target = target;
    }

    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        Object result;
        try {
            System.out.println("start-->>" + method.getName() + "() userId--代理类-->>" + args[0]);
            result = method.invoke(target, args);
            System.out.println("success--代理类-->>" + method.getName() + "()");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("error--代理类-->>" + method.getName() + "()");
            throw new RuntimeException();
        }
        return result;
    }
}

通过使用动态代理，我们可以避免手动创建代理对象和实现代理接口的繁琐工作。在上述代码中，我们创建了一个DynamicProxyHandler类实现了InvocationHandler接口，它负责处理代理对象的方法调用。在getProxyInstance方法中，我们使用Proxy.newProxyInstance动态生成代理对象，并将DynamicProxyHandler作为参数传入。最后，我们可以直接调用代理对象的方法，实现对真实对象的代理。

使用动态代理优化静态代理的不足之处包括：

1. 代码重复问题：使用动态代理，我们不需要为每个真实对象编写一个单独的代理类，而是可以在运行时动态生成代理对象。这样可以减少重复的代理类代码。

2. 类数量增加问题：静态代理需要为每个真实对象创建一个对应的代理类，从而导致类的数量增加。而使用动态代理，我们只需要一个通用的代理类，可以代理多个真实对象。

3. 动态性：动态代理在运行时动态生成代理对象，可以灵活地控制代理对象的行为。相比之下，静态代理在编译时就确定了代理对象和真实对象的关系，无法在运行时动态改变。

相关知识

动态代理种类

在Java中，有两种常见的动态代理方式：基于接口的动态代理和基于类的动态代理。

1. 基于接口的动态代理（Interface-based Dynamic Proxy）：
   这种动态代理方式是基于接口进行代理的，使用java.lang.reflect.Proxy类和java.lang.reflect.InvocationHandler接口来实现。首先定义一个接口，然后创建一个实现InvocationHandler接口的代理处理器类，在处理器类中实现代理对象方法的增强逻辑。使用Proxy.newProxyInstance方法创建代理对象，传入类加载器、接口数组和代理处理器对象。代理对象可以调用接口中定义的方法，并在调用前后执行代理处理器中的逻辑。

2. 基于类的动态代理（Class-based Dynamic Proxy）：
   基于类的动态代理是使用第三方库，如CGLib，来实现的。CGLib是一个强大的字节码增强库，它可以在运行时生成代理类，无需接口。通过继承目标类并重写其方法，CGLib能够在方法调用前后注入增强逻辑。使用CGLib的Enhancer类可以创建代理对象，并设置代理的父类、回调对象（实现MethodInterceptor接口），以及其他属性。代理对象可以调用父类中的方法，并在调用前后执行回调对象中的逻辑。

在上面的优化代码，使用的是JDK提供的动态代理实现方式，这种实现方式是基于接口的。这种基于接口方式的在uml类图上更加符合我们上面提供的类图结构。而cglib的代理方式是继承被代理类的方式，作为子类里式替换进行代理的。

场景应用

动态代理模式在开发中有许多场景应用，下面列举了几个常见的应用场景：

1. 日志记录：通过使用动态代理，可以在方法调用前后记录日志信息，包括方法名、参数、执行时间等。这样可以方便地进行系统日志记录和调试，提高代码的可维护性和可调试性。

2. 权限控制：动态代理可以在方法调用前进行权限验证，判断用户是否有权限执行该方法。这样可以实现细粒度的权限控制，保护系统中重要的功能不被非授权用户访问。

3. 缓存操作：动态代理可以在方法调用前后进行缓存操作，例如查询数据时先检查缓存中是否存在该数据，如果存在则直接返回缓存数据，否则再查询数据库并将结果存入缓存中。这样可以提高系统的访问速度和性能。

4. 事务管理：通过使用动态代理，可以在方法调用前后进行事务管理，包括开启事务、提交事务或回滚事务等操作。这样可以保证数据库操作的一致性和可靠性，防止数据丢失或不一致的情况发生。比如在spring框架下的@Transactional注解就是通过动态代理的方式进行管理事务的

5. 性能监控：动态代理可以在方法调用前后进行性能监控，统计方法的执行时间和调用次数等信息。这样可以对系统的性能进行监控和优化，发现潜在的性能问题并进行针对性的优化措施。

6. 远程调用：动态代理可以在方法调用时将请求发送到远程服务器，并接收远程服务器的响应结果。这样可以实现分布式系统之间的通信和协作，提供远程服务调用的能力。

总的来说，动态代理模式在开发中的应用非常广泛，它可以通过在方法调用前后注入逻辑来实现额外的功能，而不需要修改原始对象的代码。这种灵活性使得动态代理成为解决许多横切关注点（cross-cutting concerns）的有效方式，如日志记录、权限控制、缓存操作、事务管理等。