动态代理(proxy)类和类加载器

动态代理(proxy)类和类加载器
作者：zhrb
学习该技术之前，需要对反射Method对象的使用有一定的了解。
可以在运行时创建一个实现了一组给定接口的新类(代理类)。不过该代理类和Hibernate中使用的代理类使用的是不一样的技术。
该代理类具有下列方法：
 指定接口所需要的全部方法
 Object类中的全部方法
但是该代理类不能定义其所实现接口的方法，即，不能编写实现该方法的代码。所以需要invocation handler，该invocation handler实现了InvocationHandler接口的类对象，该接口中方法的定义：

 Object
invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) 
          在代理实例上处理方法调用并返回结果。

          在代理实例上处理方法调用并返回结果。
那么当我们调用新生成的代理对象的方法时，invocation handler的invoke方法就会被调用。从而间接达到了为代理类增加自己代码的目的。
以下面这个例子为例，我们希望实现Comparable接口的对象的compareTo方法被调用时执行一些额外的代码，如打印被调用的方法(compareTo)名称、调用该方法传递进来的参数。我们可以使用代理类实现。具体代码详见《java核心技术 卷1：基础知识》接口与内部类这章的代理小节中的例6-7, ProxyTest.java代码。
为了做实验我们编写自己的代码进行操作，有如下接口与类：

public interface ShapeInterface {
	public double getArea();
	
}

Cricle、Square、Triangle类实现了ShapeInterface接口。
我们希望实现如下功能，当ShapeInterface的实现类的getArea()方法被调用的时候，打印出被代理对象的类型、该代理对象中被调用的方法名、参数个数、参数类型、参数值，如果没有参数传递进来则打印“该方法没有参数”，最后执行getArea()方法本身。这些功能可以算是为代理类新增的代码，但我们不能直接在代理类中编写代码，我们需要为ShapeInterface接口定义一个invocation handler，即下面的ShapeProxyHandler，见如下代码：

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

public class ShapeProxyHandler implements InvocationHandler {
	public ShapeProxyHandler(Object target) {
		this.target = target;
	}

	@Override
	public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
			throws Throwable {
		System.out.print("你所要代理的对象类型是"+target.getClass().getName());
		System.out.println(",要执行"+method.getName()+"方法");
		if (args!=null){
			System.out.print("该方法有"+args.length+"个参数，分别是");
			for(Object e:args){
				System.out.print(e.getClass().getName());
				System.out.print(","+e);
			}
		}
		else{
			System.out.println("该方法没有参数");
		}

		
		return method.invoke(target, args);
	}
	
	private Object target;//存放要代理的对象
}

该invocation handler编写好以后，编写如下测试代码进行测试：

import java.lang.reflect.Proxy;
import proxy.ShapeInterface;

public class ProxyTestShape {
	public static void main(String[] args) {
		Object[] elements = new Object[3];//用于存放代理对象的数组
	
   	  	ShapeProxyHandler proxyHandler1 = new ShapeProxyHandler(new Circle());
   	  	Object proxy1 = Proxy.newProxyInstance(ShapeInterface.class.getClassLoader(), new Class[] { ShapeInterface.class } , proxyHandler1);
	    elements[0] = proxy1;
	    
	    ShapeProxyHandler proxyHandler2 = new ShapeProxyHandler(new Square(10));
   	  	Object proxy2 = Proxy.newProxyInstance(ShapeInterface.class.getClassLoader(), new Class[] { ShapeInterface.class } , proxyHandler2);
	    elements[1] = proxy2;
	    
	    ShapeProxyHandler proxyHandler3 = new ShapeProxyHandler(new Triangle(10, 20, 30));
   	  	Object proxy3 = Proxy.newProxyInstance(ShapeInterface.class.getClassLoader(), new Class[] { ShapeInterface.class } , proxyHandler3);
	    elements[2] = proxy3;
	    
	    invokeGetArea(elements);
	}
	
	public static void invokeGetArea(Object[] elements){
		
		for(Object e:elements){
			System.out.println("返回结果是="+((ShapeInterface)e).getArea());
			System.out.println("===============END=============");
		}
	}
}

其中下面这句代码：

Object proxy1 = Proxy.newProxyInstance(ShapeInterface.class.getClassLoader(), new Class[] { ShapeInterface.class } , proxyHandler1);

使用了Proxy类的newProxyInstance方法。
我们先来看一下该方法第一个参数：
类加载器(class loader)，ShapeInterface.class.getClassLoader()就是ShapeInterface这个类型的类加载器。该处代码和java核心技术的参考代码又不一样，核心技术里面该处的参数为null，主要是因为核心技术里面实现的是Comparable接口，而该接口是被Extension类加载器。Extension类加载器用于从jre/lib/ext目录加载，而Comparable作为java.lang包中的接口正好位于jre/lib/ext目录。但我们自定义的接口ShapeInterface却不能被Extension类加载器加载而是被System类加载器加载，所以此处的代码不能像java核心技术中的那样设置为null。每个线程都有一个对类加载器的引用，称为上下文类加载器。主线程的上下文类加载器是System类加载器。在这里main方法所在的主线程的就使用了System类加载器。也就是说主线程的上下文类加载器和自定义接口的ShapeInterface类加载器刚好一样，都是System类加载器。那么上面这段代码可以改成如下这段代码：

Object proxy1 = Proxy.newProxyInstance(Thread.currentThread().getContextClassLoader(), new Class[] { ShapeInterface.class } , proxyHandler1);

其中Thread.currentThread().getContextClassLoader()这句代码就是获得当前线程(主线程)的上下文类加载器。
我们再来看一下该方法第二个参数：
    这个参数new Class[] { ShapeInterface.class }是一个数组，意味着我们实际上生成的代理类可以实现多个接口。
该方法的第三个参数：
    proxyHandler1就是我们实现的invocation handler，也就是在这个invocation handler中我们编写了想要为代理类增加的代码。
    使用代理类还应注意，我们只能生成接口的代理类而不能生成某个类的代理类。
代理类的其他案例：
    实际开发中可能会遇到新旧版本的匹配问题，如旧版本接口的和新版本的接口不一样，但是希望新旧版本都可使用，也可以使用动态代理类实现。具体请参考附录的参考资料2.
    代理技术为Java提供了极大的动态性可以使我们的编程更加灵活，所以有兴趣的话大家可以了解一下动态代理类。

参考代码见附件

参考资料：
1. JAVA核心技术 卷1:基础知识--接口与内部类--代理小节
2. JAVA核心技术 卷2:高级特性--安全--类加载器小节
3.深入理解Java 7:核心技术与最佳实践 成富 著