java動態代理及RPC框架介紹

2shou 發布于2019-08-16 12:37 / 1067人閱讀

摘要：這種語法，在中被稱為動態代理。在動態代理機制中，這個角色只能是接口。動態代理就是實現的技術之一。

所謂動態代理，指的是語言提供的一種語法，能夠將對對象中不同方法的調用重定向到一個統一的處理函數中來。
python重寫__getattr__函數能夠做到這一點，就連世界上最好的語言也提供稱為魔術方法的__call。
這種語法除了能更好的實現動態代理外，還是RPC框架實現原理的一部分。

動態代理是什么

動態代理提供一種抽象，能夠將對象中不同方法的調用重定向到一個統一的處理函數，做自定義的邏輯處理。
但是對于調用者，對此毫無察覺，就好像調用的方法是用傳統方式實現的一般。

這種語法，在java中被稱為動態代理。之所以叫做動態代理，是因為它能避免傳統代理模式實現中人工一個一個的將java函數轉發過去，
而是能夠讓代碼自動做到這一點，這樣代理類的代碼是和業務無關的，不會因為業務類的方法增多而逐漸龐大。
使代碼更易維護更易修改，實現自動化搬磚。

實際上，被代理的類不一定位于本機類，動態代理語法提供了一種抽象方式，被代理的類也可以位于遠程主機上，這也是RPC框架實現原理的一部分。

理解了動態代理的概念后不難發現，動態代理概念上有著這么幾個部分：

給調用者使用的代理類。在java中，我們發現動態代理提供的抽象天然契合面向接口編程，因此它也有可能是接口。

一個統一的處理函數，收集不同函數轉發過來的請求，可自定義處理邏輯集中處理。java中它可能會成為一個較獨立的部分，因此也可能是類。

java動態代理機制

理解了概念，就不難理解java動態代理的機制了。下面來看看java動態代理機制如何代理一個本地對象。

代理接口

首先看第一個部分，給調用者使用的代理類。在java動態代理機制中，這個角色只能是接口。我們定義一個整數運算接口：

interface NumberOperationInterface {
    int add(int a, int b);
}

代理處理器

再看第二個角色，統一的處理函數。在java中它的確是類，通過實現InvocationHandler接口定義。

class NumberOperationImpProxyHandler implements InvocationHandler {

    private Object proxied;

    public RealObjectProxyHandler(Object proxied) {
        this.proxied = proxied;
    }

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        System.out.printf("調用函數%s
", method.getName());
        return method.invoke(proxied, args);
    }

}

由于我們的例子是代理本地對象，那么處理函數是需要被代理對象的信息?？梢钥吹?，我們從構造函數中將被代理對象保存在該類中，即可從處理函數中訪問到。

在invoke函數中，對代理對象的所有方法的調用都被轉發至該函數處理。在這里可以靈活的自定義各種你能想到的邏輯。在上面的代碼中，我們使用反射調用被代理對象的同名方法實現。

被代理類

由于我們的示例是代理本地對象，因此還需要一個被代理對象的類：

class NumberOperationImp implements NumerOperationInterface {

    @Override
    public int add(int a, int b) {
        return a + b;
    }
}

創建代理對象

好了，各個組成部分都定義完成。現在把它們組合起來：

public NumerOperationInterface wrap(NumerOperationInterface proxied) {
    return (NumerOperationInterface) Proxy.newProxyInstance(
        NumerOperationInterface.class.getClassLoader(),
        new Class[]{NumerOperationInterface.class},
        new NumberOperationImpProxyHandler(proxied));
}

由于java提供的這個寫法實在是太啰嗦了，所以把它放入一個輔助函數中。

Proxy.newProxyInstance 方法能夠根據提供的接口和代理處理器創建代理對象。

java提供的寫法太啰嗦了，可以考慮使用Guake提供的輔助函數簡化下代碼。如下：

public NumerOperationInterface wrap(NumerOperationInterface proxied) {
    return Reflection.newProxy(NumerOperationInterface.class, new NumberOperationImpProxyHandler(proxied));
}

好了，現在調用下試試：

NumerOperationInterface proxied = new NumberOperationImp();
real = wrap(proxied);
real.add(1, 2);

總結

動態代理聽起來是代理模式的動態實現，可是結合上面的最終效果，不覺得這個叫做動態裝飾器更合適嗎？

動態代理的應用

說完了動態代理的概念和實現機制，該看看使用動態代理有哪些應用。

應用一：代理模式/裝飾器模式的動態實現

這個應用場景前面據已經提到過。
代理模式和裝飾器模式是編程當中很常用的技巧，用于提升代碼的靈活性和可擴展性。
傳統代理模式的實現方式比較暴力直接，需要將所有被代理類的所有方法都寫一遍，并且一個個的手動轉發過去。
在維護被代理類的同時，作為java碼工還需要同時維護代理類的相關代碼，實在是累心。

通過使用動態代理，動態代理能夠自動將代理類的相關方法轉發到被代理類，可以看到：

代理轉發的過程自動化了，實現自動化搬磚。

代理類的代碼邏輯和具體業務邏輯解耦，與業務無關。

應用二：實現AOP

是的，利用動態代理也能實現AOP。仔細推演一下不能得出這個結論。我們知道：

動態代理提供了一種方式，能夠將分散的方法調用轉發到一個統一的處理函數處理。

AOP的實現需要能夠提供這樣一種機制，即在執行函數前和執行函數后都能執行自己定義的鉤子。

那么，首先使用動態代理讓代理類忠實的代理被代理類，然后處理函數中插入我們的自定義的鉤子。
之后讓代理類替換被代理類需要使用的場景，這樣，相當于對該類的所有方法定義了一個切面。

不過，使用動態代理實現AOP特別麻煩，啰嗦。這僅僅作為一個探討的思路，來說明動態代理這一通用概念可以實現很多特定技術。
實際使用中當然使用spring提供的AOP更為方便。

應用三：實現RPC

RPC即遠程過程調用，在分布式的網站架構中是一個非常重要的技術，目前現在流行的SOA架構，微服務架構，它們的核心原理之一就是RPC調用。

從概念上來說，RPC的概念是非常簡潔優美的。RPC方法的調用和普通的方法并無二異，調用者不需要操心具體的實現，這是抽象提供的威力。
實現上，它將函數調用方和函數的提供方分散在兩個不同的進程上，中間使用網絡通信來進行數據交互。

動態代理就是實現RPC的技術之一。只要理解了動態代理和RPC，我們很容易發現這樣一個事實：
RPC調用其實是對遠程另外一臺機器進程上的對象的代理。

仔細思考RPC調用的數據流流向，就能梳理出這樣的思路：

調用方調用本地的RPC代理方法，將參數提供給該方法。

不同的RPC代理方法被轉發到一個統一的處理中心，該處理中心知道調用的是那個函數，參數是什么。

該處理中心將調用的信息封裝打包，通過網絡發送給另外一個進程。

另外一個進程接受到調用進程發送過來的數據包。

該進程根據數據包中記錄的RPC調用信息，將調用分發給對應的被代理對象的對應方法去執行。

返回的話思路類似。

顯而易見，第二步，需要使用動態代理將分散的函數調用轉發到一個統一的處理中心；第五步，將統一收集來的調用信息分發給具體的函數執行，顯然使用反射做到這一點。
有了這個思路，通過利用動態代理，反射，和網絡編程技術，實現一個簡易版的RPC框架也就不難了。
考慮到本文是介紹動態代理的，關于RPC的細節實現有時間新開一篇博文分析。

最后

總得來說，通過一定的思考，個人覺得動態代理的核心在于：將分散的對對象不同方法的調用轉發到一個同一的處理函數中來。

有了這個關鍵點，很多其它技術的實現需要借助于動態代理的這一個關鍵點實現，也因此動態代理也有著這么多的應用。

注：該文于2018-03-30撰寫于我的github靜態頁博客，現同步到我的segmentfault來。

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