Spring 容器AOP的實現(xiàn)原理——動態(tài)代理

之前寫了一篇關(guān)于IOC的博客——《Spring容器IOC解析及簡單實現(xiàn)》，今天再來聊聊AOP。大家都知道Spring的兩大特性是IOC和AOP。

IOC負(fù)責(zé)將對象動態(tài)的注入到容器，從而達(dá)到一種需要誰就注入誰，什么時候需要就什么時候注入的效果，可謂是招之則來，揮之則去。想想都覺得爽，如果現(xiàn)實生活中也有這本事那就爽歪歪了，至于有多爽，各位自己腦補吧；而AOP呢，它實現(xiàn)的就是容器的另一大好處了，就是可以讓容器中的對象都享有容器中的公共服務(wù)。那么容器是怎么做到的呢？它怎么就能讓在它里面的對象自動擁有它提供的公共性服務(wù)呢？答案就是我們今天要討論的內(nèi)容——動態(tài)代理。

動態(tài)代理其實并不是什么新鮮的東西，學(xué)過設(shè)計模式的人都應(yīng)該知道代理模式，代理模式是一種靜態(tài)代理，而動態(tài)代理就是利用反射和動態(tài)編譯將代理模式變成動態(tài)的。原理跟動態(tài)注入一樣，代理模式在編譯的時候就已經(jīng)確定代理類將要代理誰，而動態(tài)代理在運行的時候才知道自己要代理誰。

Spring的動態(tài)代理有兩種：一是JDK的動態(tài)代理；另一個是cglib動態(tài)代理（通過修改字節(jié)碼來實現(xiàn)代理）。今天咱們主要討論JDK動態(tài)代理的方式。JDK的代理方式主要就是通過反射跟動態(tài)編譯來實現(xiàn)的，下面咱們就通過代碼來看看它具體是怎么實現(xiàn)的。

假設(shè)我們要對下面這個用戶管理進(jìn)行代理：

//用戶管理接口  
package com.tgb.proxy;  

public interface UserMgr {  
    void addUser();  
    void delUser();  
}  

//用戶管理的實現(xiàn)  
package com.tgb.proxy;  

public class UserMgrImpl implements UserMgr {  

    @Override  
    public void addUser() {  
        System.out.println("添加用戶.....");  
    }  

    @Override  
    public void delUser() {  
        System.out.println("刪除用戶.....");  
    }  

}  

按照代理模式的實現(xiàn)方式，肯定是用一個代理類，讓它也實現(xiàn)UserMgr接口，然后在其內(nèi)部聲明一個UserMgrImpl，然后分別調(diào)用addUser和delUser方法，并在調(diào)用前后加上我們需要的其他操作。但是這樣很顯然都是寫死的，我們怎么做到動態(tài)呢？別急，接著看。我們知道，要實現(xiàn)代理，那么我們的代理類跟被代理類都要實現(xiàn)同一接口，但是動態(tài)代理的話我們根本不知道我們將要代理誰，也就不知道我們要實現(xiàn)哪個接口，那么要怎么辦呢？我們只有知道要代理誰以后，才能給出相應(yīng)的代理類，那么我們何不等知道要代理誰以后再去生成一個代理類呢？想到這里，我們好像找到了解決的辦法，就是動態(tài)生成代理類！

這時候我們親愛的反射又有了用武之地，我們可以寫一個方法來接收被代理類，這樣我們就可以通過反射知道它的一切信息——包括它的類型、它的方法等等（如果你不知道怎么得到，請先去看看我寫的反射的博客《反射一》《反射二》）。

JDK動態(tài)代理的兩個核心分別是InvocationHandler和Proxy，下面我們就用簡單的代碼來模擬一下它們是怎么實現(xiàn)的：

InvocationHandler接口：

package com.tgb.proxy;  

import java.lang.reflect.Method;  

public interface InvocationHandler {  
    public void invoke(Object o, Method m);  
}  

實現(xiàn)動態(tài)代理的關(guān)鍵部分，通過Proxy動態(tài)生成我們具體的代理類：

package com.tgb.proxy;  

import java.io.File;  
import java.io.FileWriter;  
import java.lang.reflect.Constructor;  
import java.lang.reflect.Method;  
import java.net.URL;  
import java.net.URLClassLoader;  
import javax.tools.JavaCompiler;  
import javax.tools.StandardJavaFileManager;  
import javax.tools.ToolProvider;  
import javax.tools.JavaCompiler.CompilationTask;  

public class Proxy {  
    /** 
     *  
     * @param infce 被代理類的接口 
     * @param h 代理類 
     * @return 
     * @throws Exception 
     */  
    public static Object newProxyInstance(Class infce, InvocationHandler h) throws Exception {   
        String methodStr = "";  
        String rt = "\r\n";  

        //利用反射得到infce的所有方法，并重新組裝  
        Method[] methods = infce.getMethods();    
        for(Method m : methods) {  
            methodStr += "    @Override" + rt +   
                         "    public  "+m.getReturnType()+" " + m.getName() + "() {" + rt +  
                         "        try {" + rt +  
                         "        Method md = " + infce.getName() + ".class.getMethod(\"" + m.getName() + "\");" + rt +  
                         "        h.invoke(this, md);" + rt +  
                         "        }catch(Exception e) {e.printStackTrace();}" + rt +                          
                         "    }" + rt ;  
        }  

        //生成Java源文件  
        String srcCode =   
            "package com.tgb.proxy;" +  rt +  
            "import java.lang.reflect.Method;" + rt +  
            "public class $Proxy1 implements " + infce.getName() + "{" + rt +  
            "    public $Proxy1(InvocationHandler h) {" + rt +  
            "        this.h = h;" + rt +  
            "    }" + rt +            
            "    com.tgb.proxy.InvocationHandler h;" + rt +                           
            methodStr + rt +  
            "}";  
        String fileName =   
            "d:/src/com/tgb/proxy/$Proxy1.java";  
        File f = new File(fileName);  
        FileWriter fw = new FileWriter(f);  
        fw.write(srcCode);  
        fw.flush();  
        fw.close();  

        //將Java文件編譯成class文件  
        JavaCompiler compiler = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();  
        StandardJavaFileManager fileMgr = compiler.getStandardFileManager(null, null, null);  
        Iterable units = fileMgr.getJavaFileObjects(fileName);  
        CompilationTask t = compiler.getTask(null, fileMgr, null, null, null, units);  
        t.call();  
        fileMgr.close();  

        //加載到內(nèi)存，并實例化  
        URL[] urls = new URL[] {new URL("file:/" + "d:/src/")};  
        URLClassLoader ul = new URLClassLoader(urls);  
        Class c = ul.loadClass("com.tgb.proxy.$Proxy1");  

        Constructor ctr = c.getConstructor(InvocationHandler.class);  
        Object m = ctr.newInstance(h);  

        return m;  
    }  

}  

這個類的主要功能就是，根據(jù)被代理對象的信息，動態(tài)組裝一個代理類，生成$Proxy1.java文件，然后將其編譯成$Proxy1.class。這樣我們就可以在運行的時候，根據(jù)我們具體的被代理對象生成我們想要的代理類了。這樣一來，我們就不需要提前知道我們要代理誰。也就是說，你想代理誰，想要什么樣的代理，我們就給你生成一個什么樣的代理類。

然后，在客戶端我們就可以隨意的進(jìn)行代理了。

package com.tgb.proxy;  

public class Client {  
    public static void main(String[] args) throws Exception {  
        UserMgr mgr = new UserMgrImpl();  

        //為用戶管理添加事務(wù)處理  
        InvocationHandler h = new TransactionHandler(mgr);  
        UserMgr u = (UserMgr)Proxy.newProxyInstance(UserMgr.class,h);  

        //為用戶管理添加顯示方法執(zhí)行時間的功能  
        TimeHandler h2 = new TimeHandler(u);  
        u = (UserMgr)Proxy.newProxyInstance(UserMgr.class,h2);  

        u.addUser();  
        System.out.println("\r\n==========華麗的分割線==========\r\n");  
        u.delUser();  
    }  
}  

運行結(jié)果：

開始時間:2014年-07月-15日 15時:48分:54秒  
開啟事務(wù).....  
添加用戶.....  
提交事務(wù).....  
結(jié)束時間:2014年-07月-15日 15時:48分:57秒  
耗時：3秒  

==========華麗的分割線==========  

開始時間:2014年-07月-15日 15時:48分:57秒  
開啟事務(wù).....  
刪除用戶.....  
提交事務(wù).....  
結(jié)束時間:2014年-07月-15日 15時:49分:00秒  
耗時：3秒  

這里我寫了兩個代理的功能，一個是事務(wù)處理，一個是顯示方法執(zhí)行時間的代理，當(dāng)然都是非常簡單的寫法，只是為了說明這個原理。當(dāng)然，我們可以想Spring那樣將這些AOP寫到配置文件，因為之前那篇已經(jīng)寫了怎么通過配置文件注入了，這里就不重復(fù)貼了。到這里，你可能會有一個疑問：你上面說，只要放到容器里的對象，都會有容器的公共服務(wù)，我怎么沒看出來呢？好，那我們就繼續(xù)看一下我們的代理功能：

事務(wù)處理：

package com.tgb.proxy;  

import java.lang.reflect.Method;  

public class TransactionHandler implements InvocationHandler {  

    private Object target;  

    public TransactionHandler(Object target) {  
        super();  
        this.target = target;  
    }  

    @Override  
    public void invoke(Object o, Method m) {  
        System.out.println("開啟事務(wù).....");  
        try {  
            m.invoke(target);  
        } catch (Exception e) {  
            e.printStackTrace();  
        }  
        System.out.println("提交事務(wù).....");  
    }  

}  

從代碼中不難看出，我們代理的功能里沒有涉及到任何被代理對象的具體信息，這樣有什么好處呢？這樣的好處就是將代理要做的事情跟被代理的對象完全分開，這樣一來我們就可以在代理和被代理之間隨意的進(jìn)行組合了。也就是說同一個功能我們只需要一個。同樣的功能只有一個，那么這個功能不就是公共的功能嗎？不管容器中有多少給對象，都可以享受容器提供的服務(wù)了。這就是容器的好處。

不知道我講的夠不夠清楚，歡迎大家積極交流、討論。