静态代理，动态代理，面向方面

代理的意思很好理解，它借鉴了我们日常所用的代理的意思：就是本来该自己亲自去做的某件事，由于某种原因不能直接做，而只能请人代替你做，这个被你请来做事的人就是代理。比如过春节要回家，由于你要上班，没时间去买票，就得票务中介代你购买，这就是一种代理模式。这个情景可以形象的描述如下：

class：火车站
{
    卖票：
    {……}
}

 

 火车站是卖票的地方，我们假设只能在火车站买到票。卖票的动作实质是火车站类完成的。

Class：票务中介
{
    卖票：
    {
        收中介费；
        火车站.卖票；
    }
}

 

 

  顾客找票务中介买票的时候，调用票务中介.卖票。票务中介其实做了两件事，一是去火车站买票，二是不能白帮你卖票，肯定要收中介费。

  以上我们简单模拟了代理模式的情景和为什么要使用代理模式，下面我们以一个例子来具体分析一下JAVA中的代理模式。

  假设有一个信息管理系统，用些用户有浏览信息的权限，有些用户有浏览、添加和修改信息的权限，还有些用户有除了上述的权限，还有删除信息的权限，那么我们最容易想到的做法如下：

public class ViewAction
{
    //由userId计算权限
    ……
    String permission = ……;
    if(permission.equals(Constants.VIEW))
    {
          System.out.println(“You could view the information……”);
          ……
    }
}

 

  其他的动作都和浏览信息的动作差不多。我们来看这样的类，很容易看出它的一些缺点来：第一、它把权限计算和动作执行都放在一个类里，两者的功能相互混在一起，容易造成思路的混乱，而且修改维护和测试都不好；一句话来说，它不满足单一职责原则[其实不满足单一职责功能也可以实现，但使用代理模式是更合理的设计]。第二是客户调用的时候依赖具体的类，造成扩展和运行期内的调用的困难，不满足依赖颠倒原则。[DI是OOD的一个原则；这里还是一个哪种设计更合理的问题。] 

 

既然有这么多的问题，我们有必要对该类进行重新设计。其实大家早已想到，这个类应该使用代理模式。是啊，和我们买火车票的动作一样，动作类不能直接执行那个动作，而是要先检查权限，然后才能执行；先检查权限，后执行的那各类其实就是一个代理类，修改后的代码如下：

public interface Action
{
    public void doAction();
}

 

  首先是设计一个接口，用来满足依赖颠倒原则。

Public class ViewAction implements Action {
    public void doAction() {
        //做View的动作
        System.out.println(“You could view the information……”);
        ……
    }
}

 

  这个类跟火车站一样，是动作的真实执行者。

Public class ProxyViewAction implements Action
{
    private Action action = new ViewAction();
    public void doAction()
    {
          //调用权限类的方法取得用户权限
          if(Permission.getPermission(userId).equals(Constants.VIEW))
          {
              action.doAction();
          }
    }
}

 

  这是代理类，很容易理解。在我们的ProxyViewAction类中，除了做了客户真正想要做的动作：doAction()以外，还进行了额外的动作检查用户的权限。而方法doAction()在类ViewAction中进行，这个类只做核心动作，对处理其他需求，满足了单一职责原则。

  客户端通过调用代理类来执行动作，而代理类一是将权限判断和动作的执行分离开来，满足了单一职责原则；二是实现了一个接口，从而满足了依赖颠倒原则。比第一个思路好了很多。
 
  我们再来看代理类ProxyViewAction，可以看到它不仅依赖于接口Action，而且依赖于具体的实现ViewAction。这样对我们的系统扩展很不利，比如我们有Add动作、Delete动作、Modify动作等等，我们需要对每一个动作都写一个代理类。显而易见，有两点不合理的地方：

  1.需要写太多的类；

  2.这些代理类都做同样的事情，先进行权限判断，然后再委派。

 

  所以我们需要对这些代理再进行一次抽象，让代理类只依赖接口Action，而不依赖于具体的实现。实现这样的想法，我们需要将代理类中的具体实现提走，让代理的使用者在运行期提供具体的实现类，即所谓的依赖注入，如下：

Public class ProxyAction implements Action
{
    private Action action;
    public ProxyAction(Action action) {
          this.action = action;
    }

    public void doAction(){
      //调用权限类的方法取得用户权限            
      if(Permission.getPermission(userId).equals(action.getClass().getName()))  {
          action.doAction();
      }
    }
}

 

    这样，我们就将所有实现了Action接口的实现使用一个代理类来代理它们。除了ViewAction类能用，以后扩展的AddAction、ModifyAction、DeleteAction类等等，都可以使用一个代理类：ProxyAction。

  而我们的客户端类似如下：

Action action = ProxyAction(new ViewAction);
Action.doAction();

  通过对代理类的依赖注入，我们使得代理类初步有了一定扩展性。但是我们还要看到，这个代理类依赖于某一个确定的接口。这仍然不能满足我们的实际要求，如我们的系统的权限控制一般是整个系统级的，这样系统级的权限控制，我们很难在整个系统里抽象出一个统一的接口，可能会有多个接口，按照上面的代理模式，我们需要对每一个接口写一个代理类，同样，这些类的功能都是一样的。这显然不是一个好地解决办法。

  基于上面的原因，我们需要解决一个系统在没有统一的接口的情况下，对一些零散的对象的某一些动作使用代理模式的问题。JAVA API为我们引入了动态代理或动态委派的技术。动态代理的核心是InvocationHandler接口，要使用动态代理就必须实现该接口。这个接口的委派任务是在invoke(Object proxy, Method m, Object[] args)方法里面实现的：

//调用核心功能之前作一些动作

...
//调用核心功能
m.invoke(obj, args);
//调用核心功能以后做一些动作

...

  我们可以看到动态代理其实用的是反射机制来调用核心功能的：m.invoke(obj, args);正是反射机制的使用使得我们调用核心功能更加灵活，而不用依赖于某一个具体的接口，而是依赖于Object对象。

  下面我们来具体看看动态代理或动态委派如何使用：

public class ProxyAction implements InvocationHandler {
private Object action;

public ProxyAction(Object action) {
    this.action = action;
}

public static Object getInstance(Object action){
    return Proxy.newProxyInstance(action.getClass().getClassLoader(),  action.getClass().getInterfaces(),  new ProxyAction(action));
}

public Object invoke(Object proxy, Method m, Object[] args) throws Throwable {    
    Object result;

    try {
      //在委派之前作动作，如权限判断等
      System.out.println("before method " + m.getName());
      //进行委派
      result = m.invoke(action, args);
    } catch (InvocationTargetException e) {
      throw e.getTargetException();
    } catch (Exception e) {
      throw new RuntimeException("unexpected invocation exception: "+ e.getMessage());
    } finally {
      //在委派之后做动作
      System.out.println("after method " + m.getName());
    }

    return result;
 }
}

  这个代理类，首先是实现了InvocationHandler接口；然后在getInstance（）方法里得到了代理类的实例；在invoke（）方法里实现代理功能，也很简单。 下面我们来看客户端：

Action action = (Action)ProxyAction.getInstance(new ViewAction());
Action.doAction();

 

  我们可以看到代理类对接口的依赖也转移到了客户端上，这样，代理类不依赖于某个接口。对于同样的代理类ProxyAction，我们也可以有如下的客户端调用：

Engine engine = (Engine)ProxyAction.getInstance(new EngineImpl());
Engine.execute();

 
  只要engineImpl类实现了Engine接口，就可以像上面那样使用。

  现在我们可以看到，动态代理的确是拥有相当的灵活性。但我们同时也看到了，这个代理类写起来比较麻烦，而且也差不多每次都写这样千篇一律的东西，只有委派前的动作和委派后的动作在不同的代理里有着不同，其他的东西都需要照写。如果这样的代理类写多了，也会有一些冗余代理。需要我们进一步优化，这里我们使用模板方法模式来对这个代理类进行优化，如下：

public abstract class BaseProxy implements InvocationHandler {
private Object obj;
protected BaseProxy(Object obj){
    this.obj = obj;
}
public static Object getInstance(Object obj,InvocationHandler instance){
    return Proxy.newProxyInstance(obj.getClass().getClassLoader(),
      obj.getClass().getInterfaces(),instance);
}

public Object invoke(Object proxy, Method m, Object[] args)
          throws Throwable {
    Object result;
    try {
      System.out.println("before method " + m.getName());
      this.doBegin();
      result = m.invoke(obj, args);

    } catch (InvocationTargetException e) {
      throw e.getTargetException();

    } catch (Exception e) {
      throw new RuntimeException("unexpected invocation exception: "+ e.getMessage());

    } finally {
      System.out.println("after method " + m.getName());
      this.doAfter();
    }
    return result;
}
    public abstract void doBegin();
    public abstract void doAfter();
}

 

  这样，代理的实现类只需要关注实现委派前的动作和委派后的动作就行，如下：

public class ProxyImpl extends BaseProxy {
protected ProxyImpl(Object o) {
    super(o);
}
public static Object getInstance(Object foo) {
    return getInstance(foo,new ProxyImpl(foo));
}

//委派前的动作
public void doBegin() {
    System.out.println("begin doing....haha");
}

//委派后的动作
public void doAfter() {
    System.out.println("after doing.....yeah");
}

}

  从上面的代码，我们可以看出代理实现类的确是简单多了，只关注了委派前和委派后的动作，这是我们作为一个代理真正需要关心的。

  至此，代理模式和动态代理已经告一段落。我们将动态代理引申一点说开去，来作为这篇文章的蛇足。

  这个话题就是面向方面的编程，或者说AOP。我们看上面的ProxyImpl类，它的两个方法doBegin()和doAfter()，这是做核心动作之前和之后的两个截取段。正是这两个截取段，是Java AOP的基础。

 

  在OOP里，doBegin()，核心动作，doAfter()这三个动作在多个类里始终在一起，但他们所要完成的逻辑却是不同的，如doBegin()可能做的是权限，在所有的类里它都做权限；而在每个类里核心动作却各不相同；doAfter()可能做的是日志，在所有的类里它都做日志。正是因为在所有的类里，doBegin()或doAfter()都做的是同样的逻辑，因此我们需要将它们提取出来，单独分析、设计和编码，这就是我们的AOP的思想。