装饰器、代理模式与Spring AOP

引言

翻开 to-do ，注解认证中答应大家要讲解代理模式。

正好遇到了一道这样的题：抛开 Spring 来说，如何自己实现 Spring AOP ?

就喜欢这样的题，能把那些天天写增删改查从来不思考的人给 PK 下去，今天就和大家一切学习代理模式与 Spring AOP 。

代理与装饰器

场景描述

代理，即替代之意，可替代所有功能，即和原类实现相同的 规范 。

代理模式和装饰器模式很像，之前的装饰器讲的不是很好，这里换个例子再讲一遍。

宁静的午后，来到咖啡馆，想喝一杯咖啡。

基础实现

给你一个咖啡接口：

public interface Coffee {

    /**
     * 打印当前咖啡的原材料，即咖啡里有什么
     */
    void printMaterial();
}

一个默认的苦咖啡的实现：

public class BitterCoffee implements Coffee {

    @Override
    public void printMaterial() {
        System.out.println("咖啡");
    }
}

默认的点餐逻辑：

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        Coffee coffee = new BitterCoffee();
        coffee.printMaterial();
    }
}

点一杯咖啡。

装饰器模式

优雅的服务生把咖啡端了上来，抿了一口，有些苦。

想加点糖，对服务生说：“您好，请为我的咖啡加些糖”。

/**
 * 糖装饰器，用来给咖啡加糖
 */
public class SugarDecorator implements Coffee {

    /**
     * 持有的咖啡对象
     */
    private final Coffee coffee;

    public SugarDecorator(Coffee coffee) {
        this.coffee = coffee;
    }

    @Override
    public void printMaterial() {
        System.out.println("糖");
        this.coffee.printMaterial();
    }
}

然后服务生就拿走了我的咖啡，去使用 SugarDecorator 为咖啡加糖，最后把加好糖的咖啡给我。

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        Coffee coffee = new BitterCoffee();
        coffee = new SugarDecorator(coffee);
        coffee.printMaterial();
    }
}

看一看咖啡的成分，对的，确实加上了糖！

注意看这两行：

Coffee coffee = new BitterCoffee();        // 点了一杯苦咖啡
coffee = new SugarDecorator(coffee);       // 给咖啡加了点糖

装饰器模式适合什么场景，我有一个对象，但是这个对象的功能不能令我满意，我就拿装饰器给他装饰一下。

代理模式

周末了，又抱着 iPad 来到了咖啡馆，准备享受一个宁静的下午。

“先生，请问您要喝点什么？”一旁礼貌的服务生上前问道。

上次点的咖啡太苦了，这次直接要个加糖的吧。

“我要一杯加糖咖啡。”

public class CoffeeWithSugar implements Coffee {

    private final Coffee coffee;

    public CoffeeWithSugar() {
        this.coffee = new BitterCoffee();
    }

    @Override
    public void printMaterial() {
        System.out.println("糖");
        this.coffee.printMaterial();
    }
}

这是加糖咖啡，其实内部仍然是咖啡，只是加了些配方，就产生了一种新类，一种新的可以在菜单上呈现的饮品。

点咖啡：

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        Coffee coffee = new CoffeeWithSugar();
        coffee.printMaterial();
    }
}

正合我意，在咖啡的陪伴下度过了一个美好的下午。

差别

故事讲完了，两者实现的都是对原对象的包装，持有原对象的实例，差别在于对外的表现。

装饰器模式：点了咖啡，发现太苦了，不是自己想要的，然后用装饰器加了点糖。

Coffee coffee = new BitterCoffee();
coffee = new SugarDecorator(coffee);

代理模式：直接就点的加糖咖啡。

Coffee coffee = new CoffeeWithSugar();

很细微的差别，希望大家不要弄混。

批评

去看代理模式相关的资料，五花八门，怎么理解的都有。

我觉得菜鸟教程的代理模式解释的最为正宗：在代理模式中，我们创建具有现有对象的对象，以便向外界提供功能接口。

还有，网上许多设计模式的文章都是你抄我、我抄你，一个错了，全都错了。

我觉得我需要纠正一下。谁说代理模式一定要用接口的啊？代理模式时设计模式，设计模式不分语言，假如一门语言中没有接口，那它就不能代理模式了吗？只是 Java 中的接口可以让我们符合依赖倒置原则进行开发，降低耦合。用抽象类可以吗？可以。用类继承可以吗？也可以。

思想明白了，用什么写还不是像玩一样？

AOP

设计模式是思想，所以我上面说的代理模式不是仅适用于接口便与 Spring AOP 息息相关。

AOP ： Aspect Oriented Programming ，面向切面编程，是面向对象编程的补充。如果你不明白这句话，好好去学学面向对象就知道为什么了。

我们会声明切面，即切在某方法之前、之后或前后都执行。而 Spring AOP 的实现就是代理模式。

场景

正好最近写过短信验证码，就拿这个来当例子吧。

public interface SMSService {

    void sendMessage();
}

public class SMSServiceImpl implements SMSService {

    @Override
    public void sendMessage() {
        System.out.println("【梦云智】您正在执行重置密码操作，您的验证码为：1234，5分钟内有效，请不要将验证码转发给他人。");
    }
}

主函数：

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        SMSService smsService = new SMSServiceImpl();
        smsService.sendMessage();
        smsService.sendMessage();
    }
}

费用统计

老板改需求了，发验证码要花钱，老板想看看一共在短信上花了多少钱。

正常按 Spring 的思路，肯定是声明一个切面，来切发短信的方法，然后在切面内统计短信费用。

只是现在没有框架，也就是这道题：抛开 Spring 来说，如何自己实现 Spring AOP ?

写框架考虑的自然多些，我上文讲的代理是静态代理，编译期间就决定好的。而框架实现却是动态代理，需要在运行时生成代理对象，因为需要进行类扫描，看看哪些个类有切面需要生成代理对象。

JDK 动态代理

编写一个统计短信费用的类实现 InvocationHandler 接口。

写到这，终于明白为什么每次后台 Debug 的时候都会跳转到 invoke 方法。

public class MoneyCountInvocationHandler implements InvocationHandler {

    /**
     * 被代理的目标
     */
    private final Object target;

    /**
     * 内部存储钱的总数
     */
    private Double moneyCount;

    public MoneyCountInvocationHandler(Object target) {
        this.target = target;
        this.moneyCount = 0.0;
    }

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        Object result = method.invoke(target, args);
        moneyCount += 0.07;
        System.out.println("发送短信成功，共花了：" + moneyCount + "元");
        return result;
    }
}

将主函数里的 smsService 替换为使用 MoneyCountInvocationHandler 处理的代理对象。

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        SMSService smsService = new SMSServiceImpl();
        smsService = (SMSService) Proxy.newProxyInstance(Main.class.getClassLoader(),
                                            new Class[]{SMSService.class},
                                            new MoneyCountInvocationHandler(smsService));
        smsService.sendMessage();
        smsService.sendMessage();
    }
}

根据 InvocationHandler 中的 invoke 方法动态生成一个类，该类实现 SMSService 接口，代理对象，就是用这个类实例化的。

AOP 实现

上面的都实现了？写一个 AOP 是不是也不是难事？

主函数的代码，应该放在 IOC 容器初始化中，扫描包，去看看哪些个类需要生成代理对象，然后构造代理对象到容器中。

然后在 invoke 方法里，把统计费用的逻辑改成切面的逻辑不就好了吗？

不足分析

结束了吗？当然没有，上面的方法实现仅对接口有效。

因为 JDK 的动态代理，是生成一个实现相应 接口 的代理类。但是 Spring 又不是只能通过接口注入。

@Autowired
private Type xxxxx;

Spring 的 @Autowired 是通过声明的类型去容器里找符合的对象然后注进来的，接口是类型，类不也是类型吗？

@Autowired
private SMSService smsService;

这样能注进来。

@Autowired
private SMSServiceImpl smsService;

这样呢？也能注进来。

所以， JDK 动态代理针对直接注入类类型的，就代理不了。

cglib 动态代理

自古以来，从来都是时势造英雄，而不是英雄创造了时代。

出现了问题，自然会有英雄出来解决。拯救世界的就是 cglib 。

JDK 动态代理解决不了的，统统交给 cglib 。

就这个来说：

@Autowired
private SMSServiceImpl smsService;

不是使用接口注入的， JDK 动态代理解决不了。 cglib 怎么解决的呢？它会根据当前的类，动态生成一个子类，在子类中织入切面逻辑。

然后使用子类对象代理父类对象。这就是为什么我上面说：代理模式，不要拘泥于接口。

所以织入成功的，都是子类能把父类覆盖的方法。

所以 cglib 也不是万能的，方法是 final 的，子类重写不了，它当然也无计可施了。

总结

读书读的是什么？是真正理解作者的思想，明白作者想歌颂什么、批判什么。

框架学的是什么？不只是为了提高开发效率，而是在使用的时候，就像与设计者交流一样，能真正明白框架设计者的思想，才算用明白一款框架。

如果我们都能做到这般，又何愁设计不出一款真正属于自己的框架呢？