【SpringBoot】大白话理清Java动态代理(上)

如果想学习SpringBoot AOP,Java动态代理是绕不过去的坎。最近看了不少Java动态代理的文章,千篇一律,我总结一下全网一半以上的相关文章行文结构:静态代理定义 + 静态代理例子(代码) + 动态代理定义 + 动态代理例子(代码),看完之后还是不知所云。笔者希望通过一篇文章,有条理和逻辑的理清Java Dynamic Proxy。

Outline

  • Java动态代理的真谛(它能做点啥)
  • 绕不过去的静态代理
  • 话说静态代理的缺点
  • 动态代理的萌芽(人话版)
  • 动态代理的样子(代码详解)

Java动态代理的真谛(它能做点啥)

如果你读过《三体》你会记得在第二部的开篇罗辑知道了“黑暗森林法则”,在解释动态代理之前我们不妨用一句话来总结它的作用,之后的讲解我们可以不停对照,加深了解:
“Java动态代理,就是让一组类具有相同的行为”
这是很粗暴的解释,但笔者相信有助于大家理解。举个例子,我们希望在A class,B class,C class的某个同样方法结束后都打印时间戳;或者我们希望给D class,E class,F class某个共同方法前执行同一段逻辑代码等等。
我们不妨聚焦到某一具体的题目:
由于系统性能变慢,我们需要检查到底是哪一段代码造成的开销变大,一种排查的方法是在所有类的方法前后打印时间戳日志。

绕不过去的静态代理

面对这样一个问题,我们以单个class为例

/**
 * 接口
 */
public interface IVehicle {
    void run();
}
class Car implement IVehicle{
  public void run() {
    System.out.println("Car is running");
  }
}

脑回路最短的方式是:在每个方法内部开始和结束的位置打印时间戳:

class Car implement IVehicle{
  public void run() {
    System.out.println("=== car run start at : " + System.currentTimeMillis());
    System.out.println("Car is running");
    System.out.println("=== car run end at : " + System.currentTimeMillis());
  }
}

这种方式一个问题在于,它对之前的代码进行了改动(新增内容),有没有一种优雅一点的方式,不用修改之前的代码文件,而实现上述功能呢?静态代理就是干这个活的,简言之,代理类(proxy)将被代理类包裹起来,由proxy去完成新增的逻辑。

class ProxyCar implement IVehicle {
  private Car car;
  public ProxyCar(Car car){
    this car = car;
  }
  
  public void run() {
    System.out.println("=== car run start at : " + System.currentTimeMillis());
    car.run();
    System.out.println("=== car run end at : " + System.currentTimeMillis());
  }
}

最后将所有对Car的调用改为对ProxyCar调用。这种设计模式在一定程度上减少类对原有代码的改变,而将更多的新增逻辑包装在外部的Proxy类中。

话说静态代理的缺点

静态代理的缺点也是显而易见的,如果项目中除了Car,还有Bike、Plane、Submarine等一系列类,那么我们还需要对它们依次创建Proxy;另外,如果IVehicle又新增了几个接口方法,那么我们需要对继承类和代理类同时进行方法的添加,这个工作量想想就觉得头疼。有没有一种方式我们用很少的类,甚至不用类就实现代理的效果呢?

动态代理的萌芽(人话版)

在该部分开始之前,我们先强调一个概念,在我对动态代理学习的过程中,我发现很多技术博客忽略了这一点,从而使得动态代理的引导显得断层。
类的加载过程,用通俗的方式介绍,我们的.java文件被编译成.class文件后,JVM会在需要的时候将.class文件中的内容加载到内存中,从而让程序正常执行。那么.class文件内容进入到内存中的过程,我们叫做类加载,具体的说,类的加载过程分为三个阶段:

  1. 通过一个类的全限定名(包名+类名)找到对应的.class文件
  2. 将.class中的数据内容(包含了类中成员变量、构造方法、所属方法等)加载到运行时内存的方法区
  3. 最重要的一步,根据第2步加载进来的内容在方法区中生成一个代表对应类的Class对象,注意这里是Class对象并非Class的实例对象!
    当我们通常在执行 A a = new A()时,内存中实际变化是:
    新建对象的内存变化过程

    由第三步可见,我们new出来的实例对象,其实是来自于方法区中反应类信息的class对象!!!说到这里我们做一个设想,我们能不能跳过定义ProxyCar(代理类)而直接生成包含ProxyCar信息的实例对象?

...下一篇继续

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