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设计模式之代理模式详解（Proxy Pattern）

news 来源：原创 2024/5/10 8:44:00

基本介绍

代理模式：为一个对象提供一个替身，以控制对这个对象的访问。即通过代理对象访问目标对象.
  • 这样做的好处是:可以在目标对象实现的基础上,增强额外的功能操作,即扩展目标对象的功能。
  • 被代理的对象可以是远程对象、创建开销大的对象或需要安全控制的对象
  • 代理模式有不同的形式, 主要有三种 静态代理、动态代理 (JDK 代理、接口代理)和 Cglib 代理 (可以在内存动态的创建对象，而不需要实现接口， 他是属于动态代理的范畴) 。

动机

在直接访问对象时带来的问题，比如说：要访问的对象在远程的机器上。在面向对象系统中，有些对象由于某些原因（比如对象创建开销很大，或者某些操作需要安全控制，或者需要进程外的访问），直接访问会给使用者或者系统结构带来很多麻烦，我们可以在访问此对象时加上一个对此对象的访问层。

原理类图

代理模式结构图

角色说明

  • 抽象角色：通过接口或抽象类声明真实角色实现的业务方法。

  • 代理角色：实现抽象角色，是真实角色的代理，通过真实角色的业务逻辑方法来实现抽象方法，并可以附加自己的操作

  • 真实角色：实现抽象角色，定义真实角色所要实现的业务逻辑，供代理角色调用

代理模式的三种形式

静态代理

静态代理在使用时,需要定义接口或者父类,被代理对象(即目标对象)与代理对象一起实现相同的接口或者是继承相同父类

实现

这里引用《大话设计模式》里面的一个例子说明:追求者找同学送礼物给女神

public class Girl {
    private String name;
    private int age;

    public Girl(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }
}

//抽象角色
public interface SendGift {
    public void sendFolwer();
    public  void sendCake();
}

//真实角色
public class Persuit implements SendGift {
    private Girl girl;

    public Persuit(Girl girl) {
        this.girl = girl;
    }

    @Override
    public void sendFolwer() {
        System.out.println(girl.getName() + "送你花");
    }

    @Override
    public void sendCake() {
        System.out.println(girl.getName() + "送你蛋糕");
    }
}

//代理角色
public class Proxy implements SendGift {
    private Persuit persuit;

    public Proxy(Persuit persuit) {
        this.persuit = persuit;
    }

    @Override
    public void sendFolwer() {
        System.out.println("准备花");
        persuit.sendFolwer();
        System.out.println("送花完毕");
    }

    @Override
    public void sendCake() {
        System.out.println("准备蛋糕");
        persuit.sendCake();
        System.out.println("送蛋糕完毕");
    }
}

//客户端
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Girl girl = new Girl("Nancy");
        Proxy proxy = new Proxy(new Persuit(girl));
        proxy.sendFolwer();
        proxy.sendCake();
    }
}
/*
输出结果：
	准备花
	Nancy送你花
	送花完毕
	准备蛋糕
	Nancy送你蛋糕
	送蛋糕完毕
 */

静态代理的优缺点

  1. 优点：在不修改目标对象的功能前提下, 能通过代理对象对目标功能扩展
  2. 缺点：因为代理对象需要与目标对象实现一样的接口,所以会有很多代理类
  3. 一旦接口增加方法,目标对象与代理对象都要维护

动态代理

基本介绍

  1. 代理对象,不需要实现接口，但是目标对象要实现接口，否则不能用动态代理
  2. 代理对象的生成，是利用 JDK 的 API，动态的在内存中构建代理对象
  3. 动态代理也叫做：JDK 代理、接口代理

实现

下面我们用动态代理的方法实现上述送礼物的过程:

//委托抽象类
public interface SendGift {
    public boolean sendFolwer();
    public  boolean sendCake();
}

//具体委托类
public class Girl {
    private String name;
    private int age;

    public Girl(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }
}

//真实委托类
public class Persuit implements SendGift {
    private Girl girl;
    private String senderName;

    public Persuit(Girl girl,String senderName) {
        this.girl = girl;
        this.senderName = senderName;
    }

    @Override
    public boolean sendFolwer() {
        System.out.println(senderName + "送给" + girl.getName() + "花");
        return true;
    }

    @Override
    public boolean sendCake() {
        System.out.println(senderName + "送给" + girl.getName() + "蛋糕");
        return true;
    }
}

//代理类
public class ProxyFactory {
    //维护一个目标对象 , Object
    private Object target;

    //构造器 ， 对 target  进行初始化
    public ProxyFactory(Object target) {
        this.target = target;
    }
    //给目标对象  生成一个代理对象
    public Object getProxyInstance() {
        //说明
        /*
        *	public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,
        Class<?>[] interfaces, InvocationHandler h)

        //1. ClassLoader loader ： 指定当前目标对象使用的类加载器, 获取加载器的方法固定
        //2. Class<?>[] interfaces:  目标对象实现的接口类型，使用泛型方法确认类型
        //3. InvocationHandler h : 事情处理，执行目标对象的方法时，会触发事情处理器方法, 会把当前执行
        的目标对象方法作为参数传入
        */
        return Proxy.newProxyInstance(target.getClass().getClassLoader(),
            target.getClass().getInterfaces(),
            new InvocationHandler() {
                @Override
                public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
                    // TODO Auto-generated method stub
                    System.out.println("JDK 代理开始~~");
                    //反射机制调用目标对象的方法
                    Object returnVal = method.invoke(target, args);
                    System.out.println("JDK 代理提交");
                    return returnVal;
                }
            });
    }
 }

//客户端
public class Client {
   public static void main(String[] args) {
       Girl girl = new Girl("Amy");
       //创建目标对象
       SendGift sendGift = new Persuit(girl,"Eliot");
       //给目标对象，创建代理对象,可以转换成SendGift
       SendGift proxyInstance = (SendGift) new ProxyFactory(sendGift).getProxyInstance();
       
       proxyInstance.sendFolwer();
   }
}
//输出结果：
//JDK 代理开始~~
//Eliot送给Amy花
//JDK 代理提交

Cglib代理

基本介绍

静态代理和 JDK代理模式都要求目标对象是实现一个接口,但是有时候目标对象只是一个单独的对象,并没有实现任何的接口,这个时候可使用目标对象子类来实现代理-这就是Cglib 代理

  • Cglib 代理也叫作子类代理,它是在内存中构建一个子类对象从而实现对目标对象功能扩展, 有些书也将Cglib 代理归属到动态代理。
  • Cglib 是一个强大的高性能的代码生成包,它可以在运行期扩展 java 类与实现 java 接口.它广泛的被许多 AOP 的框架使用,例如 Spring AOP，实现方法拦截
  • 在 AOP 编程中如何选择代理模式：
    1）目标对象需要实现接口，用 JDK 代理
    2）目标对象不需要实现接口，用 Cglib 代理
  • Cglib 包的底层是通过使用字节码处理框架 ASM 来转换字节码并生成新的类

Cglib 代理模式实现步骤

  1. 需要引入 cglib 的 jar 文件

    Cglib jar包下载地址
    点击下载即可，然后导入到项目中去，即可使用Cglib代理
    在这里插入图片描述

  2. 在内存中动态构建子类，注意代理的类不能为 final，否则报错java.lang.IllegalArgumentException:

  3. 目标对象的方法如果为 final/static,那么就不会被拦截,即不会执行目标对象额外的业务方法.

代码实例

下面我们用Cglib代理的方法实现上述送礼物的过程:

//具体委托类
public class Girl {
    private String name;
    private int age;

    public Girl(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }
}

//真实委托类
public class Persuit {
    private Girl girl;
    private String senderName;

    public Persuit(Girl girl, String senderName) {
        this.girl = girl;
        this.senderName = senderName;
    }
    //Cglib在生成代理类对象时，会使用默认的构造函数生成
    public Persuit(){}

    public boolean sendFlower() {
        System.out.println(senderName + "送给" + girl.getName() + "花");
        return true;
    }

    public boolean sendCake() {
        System.out.println(senderName + "送给" + girl.getName() + "蛋糕");
        return true;
    }
}

//代理类
public class ProxyFactory implements MethodInterceptor {
    //维护一个目标对象 , Object
    private Object target;

    //构造器 ， 对 target  进行初始化
    public ProxyFactory(Object target) {
        this.target = target;
    }
    
    //返回一个代理对象:	是 target  对象的代理对象
    public Object getProxyInstance() {
        //1. 创建一个工具类
        Enhancer enhancer = new Enhancer();
        //2. 设置父类
        enhancer.setSuperclass(target.getClass());
        //3. 设置回调函数
        enhancer.setCallback(this);
        //4. 创建子类对象，即代理对象
        return enhancer.create();
    }

    //重写	intercept 方法，会调用目标对象的方法
    @Override
    public Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
        System.out.println("Cglib 代理模式 ~~ 开始");
        Object returnVal = method.invoke(target, objects);
        System.out.println("Cglib 代理模式 ~~ 提交"); return returnVal;
    }
}

//客户端
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Girl girl = new Girl("Amy");
        //创建目标对象
        Persuit target = new Persuit(girl,"Eliot");
        //获取到代理对象，并且将目标对象传递给代理对象
        Persuit proxyInstance = (Persuit) new ProxyFactory(target).getProxyInstance();
        //执行代理对象的方法，触发 intecept  方法，从而实现 对目标对象的调用
        proxyInstance.sendFlower();
    }
}
//输出结果：
//Cglib 代理模式 ~~ 开始
//Eliot送给Amy花
//Cglib 代理模式 ~~ 提交

几种常见的代理模式介绍— 几种变体

  1. 防火墙代理
    内网通过代理穿透防火墙，实现对公网的访问。
  2. 缓存代理
    比如：当请求图片文件等资源时，先到缓存代理取，如果取到资源则 ok,如果取不到资源，再到公网或者数据库取，然后缓存。
  3. 远程代理
    远程对象的本地代表，通过它可以把远程对象当本地对象来调用。远程代理通过网络和真正的远程对象沟通信息。
  4. 同步代理：主要使用在多线程编程中，完成多线程间同步工作

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