かつのりの日記２

ダイナミックプロキシの活用

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@ITでnagiseさんから「敷居が高いのでは」という声があって、確かに敷居が高いなと思うので、簡単な解説を書こうかなと思います。

まず、プロキシパターンについてですが、「いつ使うか分からないし、使わないかもしれない。生成コストが高いから、ギリギリまで生成したくない。でも、できればインスタンスの有無については意識したくない」ってときに有効になります。以下のような問題を抱えているコードがあるとします。

//プロキシパターンの対象となるインターフェイス public interface Hoge{ String getHoge(); } //上記インターフェイスのファクトリ public interface HogeFactory{ Hoge createHoge(); } //実装オブジェクト public class HogeImpl implements Hoge{ public HogeImpl(){ //めちゃめちゃ時間がかかる処理 } public String getHoge(){ return "hoge"; } } //ファクトリの実装 public class HogeFactoryImpl implements HogeFactory{ public Hoge createHoge(){ return new HogeImpl(); } } //利用側 public class Test{ public static void main(String[] args){ HogeFactory factory = new HogeFactoryImpl(); //ここでメチャメチャ時間がかかる Hoge hoge = factory.createHoge(); //今はサンプルなので直ぐ渡しているが別に後でもいい test(hoge); } public static void test(Hoge hoge){ hoge.getHoge(); } }

上記コードでは、利用する側でインスタンスを取得するとき、使うか使わないか分からない状態でも関係なしにCPUが重くなります。そこでプロキシパターンを適用すると以下のようなコードになります。

まずはプロキシクラスです。（あくまでサンプルコードなので同期処理とか考慮していません）

//プロキシ public class HogeProxy implements Hoge{ private HogeFactory factory; private Hoge hoge; public HogeProxy(HogeFactory factory){ this.factory = factory; } public String getHoge(){ if(hoge == null){ hoge = factory.createHoge(); } return hoge.getHoge(); } }

ファクトリを引数にしてインスタンスを生成しますが、getHoge()が呼ばれるまでファクトリを経由したインスタンスの生成を行いません。しかしこのクラスはHogeを実装しているので、Hogeのインスタンスとして利用できます。利用側のコードは以下のようになります。

//利用側 public class Test{ public static void main(String[] args){ HogeFactory factory = new HogeFactoryImpl(); //プロキシを生成 Hoge hoge = new HogeProxy(factory); //今はサンプルなので直ぐ渡しているが別に後でもいい test(hoge); } public static void test(Hoge hoge){ hoge.getHoge(); } }

と、こんな感じのコードになります。ここまでが、静的なプロキシです。次に説明するのが動的なプロキシになります。

動的なプロキシとは静的なプロキシとは違い、あらかじめプロキシクラスを用意する必要がありません。APIによって動的にクラスが生成される仕組みになっています。java.lang.reflect.Proxyクラスによって提供される機能です。上記コードはProxyクラスを使う事によって以下のように置き換えすることが出来ます。

import java.lang.reflect.InvocationHandler; import java.lang.reflect.Method; import java.lang.reflect.Proxy; // さっきと同じHoge public interface Hoge{ String getHoge(); } // 汎用ファクトリ interface InstanceFactory<T>{ T createInstance(); } // ファクトリの実装 class HogeFactory implements InstanceFactory<Hoge>{ public Hoge createInstance(){ return new HogeImpl(); } } // さっきと同じ実装オブジェクト class HogeImpl implements Hoge{ public HogeImpl(){ // めちゃめちゃ時間がかかる処理 } public String getHoge(){ return "hoge"; } } // プロキシのハンドラ class InvocationHandlerImpl implements InvocationHandler{ // ファクトリ private InstanceFactory factory; // 実インスタンス private Object instance; // 汎用ファクトリを引数にインスタンスを生成 public InvocationHandlerImpl(InstanceFactory factory){ this.factory = factory; } // プロキシインスタンスのメソッドが呼ばれると呼び出されるハンドラ public Object invoke(Object obj, Method method, Object[] args) throws Throwable{ if(instance == null){ instance = factory.createInstance(); } return method.invoke(instance, args); } // ヘルパーメソッド public static <T> T createProxy(Class<T> type, InstanceFactory<T> factory){ // クラスローダを取得 ClassLoader loader = type.getClassLoader(); if(loader == null){ loader = Thread.currentThread().getContextClassLoader(); } if(loader == null){ loader = InvocationHandlerImpl.class.getClassLoader(); } if(loader == null){ loader = ClassLoader.getSystemClassLoader(); } // プロキシのインスタンスを生成 return (T) Proxy.newProxyInstance(loader, new Class<?>[]{type}, new InvocationHandlerImpl(factory)); } } // 利用側 class Test{ public static void main(String[] args){ Hoge hoge = InvocationHandlerImpl.createProxy(Hoge.class, new HogeFactory()); // 今はサンプルなので直ぐ渡しているが別に後でもいい test(hoge); } public static void test(Hoge hoge){ hoge.getHoge(); } }

この例では前のサンプルと違い、ファクトリを汎用化しました。何かのインスタンスを生成する汎用的なファクトリです。

ダイナミックプロキシでは型を用意するなくプロキシを生成する事ができますが、その代わり実装までは作る事が出来ません。なのでメソッドの呼び出しが発生したときに、変わりに呼び出されるハンドラを用意する必要があります。そのハンドラがjava.lang.reflect.InvocationHandlerで、そのハンドラを実装しているのが、上記のInvocationHandlerImplです。

ハンドラのインスタンスと、プロキシの対象となる型オブジェクトの配列と、生成したクラスをロードさせる為のクラスローダがあれば、ダイナミックプロキシのインスタンスを生成する事が出来ます。

ダイナミックプロキシではプロキシの対象と出来る型に制約があります。それはインターフェイス型のみが対象であるということです。具象クラスや抽象クラスではプロキシの対象とする事は出来ません。ですのでプロキシパターンを動的に適用する場合は必然的にインターフェイスの定義が必要になりますので注意が必要です。

投稿日時 : 2007年4月10日 23:59