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设计模式代理模式(Proxy Pattern)

news 来源：原创 2024/9/20 9:39:11

简绍

代理模式是一种结构型设计模式，它允许您提供一个替代对象（代理）来控制对一个真实对象的访问。这种模式通常用于在访问某个对象之前或之后执行一些额外的操作，比如缓存、日志记录、权限验证等

静态代理

静态代理的特点

代理类和真实主题类在编译时确定:
代理类和真实主题类都是在编写代码时就确定的，并且它们通常共享一个公共接口。
代理类包含对真实主题类的引用:
代理类包含一个对真实主题类实例的引用，并通过该引用调用真实主题的方法。
代理类可以执行额外的操作:
代理类可以在调用真实主题的方法之前或之后执行一些额外的操作，如日志记录、权限验证等。

静态代理的应用场景

日志记录:
在调用方法前后记录日志。
权限验证:
在调用方法前验证用户权限。
缓存:
缓存方法的结果，以避免重复计算。
事务管理:
在调用方法前后管理事务。
性能优化:
延迟加载或异步处理。

静态代理的缺点

静态代理的一个缺点是，对于每一个真实主题类，都需要创建一个代理类。在需要为多个类创建代理的情况下，这可能会导致大量的代理类。

创建基础调用类

public interface Mobile {void buy(String mobileName);
}

原有的实现方式

public class XiaomiProxy implements Mobile{@Overridepublic void buy(String mobileName) {System.out.println("购买到手一台: "+ mobileName);}
}

通过对原有基础类调用，封装之前的调用逻辑，在上面附加一层处理方式

public class PayProxy implements Mobile{private XiaomiProxy xiaomiProxy;public PayProxy(){xiaomiProxy = new XiaomiProxy();}@Overridepublic void buy(String mobileName) {System.out.println("准备刷卡购买: " + mobileName);xiaomiProxy.buy(mobileName);}
}

两种结果，我们可以在代理类中去进行各种数据处理

public class Main {public static void main(String[] args) {XiaomiProxy xiaomiProxy = new XiaomiProxy();xiaomiProxy.buy("小米4");System.out.println("-----------------------");PayProxy payProxy = new PayProxy();payProxy.buy("小米4");}
}

jdk动态代理

JDK 动态代理是一种在运行时生成代理类的技术，它允许您为任何实现了接口的类创建代理对象。与静态代理不同，动态代理不需要显式地编写代理类的代码，而是通过 Java 反射 API 自动生成代理类。这种方式更加灵活，因为代理类是在运行时动态生成的。

JDK 动态代理的工作原理

创建 InvocationHandler 实现类:
创建一个实现了 InvocationHandler 接口的类，该类将定义代理行为。
创建代理对象:
使用 java.lang.reflect.Proxy 类的 newProxyInstance 方法创建代理对象。
调用代理对象的方法:
通过代理对象调用方法，实际执行的是 InvocationHandler 中定义的方法。

JDK 动态代理的关键组件

Interface (接口):
代理对象和真实主题对象必须实现相同的接口。
RealSubject (真实主题):
这是实际执行请求的对象。
InvocationHandler:
这是一个接口，它的实现类定义了代理行为。
Proxy (代理):
由 java.lang.reflect.Proxy 类创建的代理对象。

invoke 方法签名

invoke 方法是 Java 反射机制中的一个核心部分，特别是在使用动态代理时。它定义在 java.lang.reflect.InvocationHandler 接口中，并且在代理对象的方法被调用时由 Java 虚拟机 (JVM) 自动触发

public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable;

这是调用该 invoke 方法的代理实例对象。
当客户端通过代理对象调用一个方法时，这个方法实际上会委托给 InvocationHandler 中的 invoke 方法。该参数可以用于获取代理对象的信息，例如使用 proxy.getClass().getName()。有时可以将代理对象返回以进行连续调用，即链式调用，因为 this 并不是代理对象本身。
method:
这是在代理实例上调用的接口方法对应的 Method 实例。
它包含了关于要调用的方法的信息，如方法名、参数类型、返回类型等。
可以使用这个参数来决定如何处理方法调用，例如是否需要执行某些预处理或后处理逻辑。
args:
这是一个 Object 数组，包含了在代理对象上调用方法时传递的参数。
参数按照方法定义的顺序排列。
如果方法没有参数，则此数组为空。

public class PayProxyHandle implements InvocationHandler {private final Object target;public PayProxyHandle(Object target){this.target = target;}@Overridepublic Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {return method.invoke(target, args);}
}

Proxy.newProxyInstance 方法被用来创建一个动态代理对象。以下是该方法调用的详细解释：

获取类加载器

Mobile.class.getClassLoader()
这一行获取了 Image 接口的类加载器。类加载器是负责加载类到 JVM 的对象。在大多数情况下，您可以使用类的 getClassLoader() 方法来获取类加载器，但是基本类型和 Object 类没有类加载器，它们是由特殊的 Bootstrap ClassLoader 加载的。对于普通的类和接口，通常可以使用 .class 字段来获取其类加载器。

指定接口

ew Class<?>[]{Mobile.class}
这一行创建了一个接口数组，这里只有一个接口 Image。Proxy.newProxyInstance 方法需要知道代理对象需要实现哪些接口。

提供 InvocationHandler

new PayProxyHandle(xiaomiProxy)
这一行创建了一个 PayProxyHandle 类的实例，它实现了 InvocationHandler 接口。InvocationHandler 接口定义了一个 invoke 方法，该方法会在代理对象的方法被调用时被调用。DynamicProxyHandler 类需要处理代理对象上发生的所有方法调用，并根据需要执行额外的逻辑。

public class Main {public static void main(String[] args) {Mobile o =(Mobile) Proxy.newProxyInstance(Mobile.class.getClassLoader(),new Class<?>[]{Mobile.class},new PayProxyHandle(xiaomiProxy));o.buy("小米4");}
}

JDK 动态代理是一种强大的工具，它允许您在不修改现有类的情况下为现有类添加新的行为。通过使用动态代理，您可以轻松地扩展系统的功能，同时保持代码的整洁和模块化。动态代理的一个主要优势是无需为每个真实主题类创建一个代理类，因此可以减少代码量并提高灵活性。

cglib代理。

CGLIB（Code Generation Library）是一种强大的、高性能且动态的字节码生成库。它可以在运行时创建一个指定类的新子类。这种能力使得 CGLIB 成为 AOP（面向切面编程）框架和其他需要在运行时动态创建子类的应用的理想选择。CGLIB 不依赖于接口，因此它可以用于代理没有实现接口的类。

CGLIB 代理的工作原理

代理类生成:
CGLIB 使用字节码技术在运行时动态生成代理类。
生成的代理类是目标类的一个子类，并且覆盖了目标类的所有非最终方法。
这意味着所有非最终方法都可以被拦截并执行额外的逻辑。
方法拦截:
CGLIB 提供了一个 MethodInterceptor 接口，该接口定义了一个 intercept 方法。
每当代理类的方法被调用时，intercept 方法就会被触发。
在 intercept 方法内，你可以执行预处理和后处理逻辑，以及调用原始方法。
代理对象创建:
代理对象通过 CGLIB 的 Enhancer 类创建。你提供一个 Callback 或者实现 MethodInterceptor 的对象，该对象定义了如何处理方法调用。

CGLIB 的基本使用步骤

导入 CGLIB 相关依赖:
- 如果你使用 Maven 或 Gradle，需要添加 CGLIB 的依赖到你的项目中。
定义目标类:
定义一个目标类，该类不需要实现任何接口。
创建 MethodInterceptor:
- 实现 MethodInterceptor 接口，定义 intercept 方法。
- 在 intercept 方法中，你可以执行一些预处理操作，然后调用原始方法，最后执行后处理操作。
创建代理对象:
- 使用 CGLIB 的 Enhancer 类来创建代理对象。
- 设置目标类、回调函数等信息。
使用代理对象:
- 使用生成的代理对象代替原始对象。

CGLIB 的优缺点

优点:
支持对所有方法的拦截，即使这些方法没有声明为 public。
不需要目标类实现特定接口，适用于没有实现接口的类。
高性能，尤其是在多次调用相同方法的情况下。
缺点:
对于最终类 (final) 和最终方法 (final) 无法创建代理。
由于使用了字节码生成技术，可能会产生额外的 CPU 和内存开销。

安装 CGLIB

<dependency><groupId>net.sf.cglib</groupId><artifactId>cglib</artifactId><version>3.3.0</version>
</dependency>

intercept 方法的参数解释

intercept 方法的签名如下：

Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable;

obj: 代理对象本身。这是 CGLIB 动态生成的代理类的实例。
method: java.lang.reflect.Method 类型的对象，表示正在被调用的方法。
args: 方法调用时传递的实际参数数组。
proxy: MethodProxy 类型的对象，用于调用目标方法。

使用 MethodProxy 调用目标方法

MethodProxy 提供了两种主要的方式来调用目标方法：

使用 invokeSuper 方法:

Object result = proxy.invokeSuper(obj, args);
这种方式会直接调用代理对象的父类（即目标类）的方法。

使用 invoke 方法:

Object result = proxy.invoke(obj, args);
这种方式也会调用目标方法，但它会经过 CGLIB 的代理机制。
通常情况下，建议使用 invokeSuper 方法，因为它更高效并且避免了潜在的无限递归问题。

public class TargetMethodInterceptor implements MethodInterceptor {@Overridepublic Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {Object result = methodProxy.invokeSuper(o, objects);return result;}
}

在 CGLIB 中，Enhancer 类是用来创建动态代理的工具类。

// 创建 Enhancer 实例
Enhancer enhancer = new Enhancer();
// 设置父类
enhancer.setSuperclass(TargetClass.class);
// 设置 Callback
enhancer.setCallback(new TargetMethodInterceptor());
// 创建代理对象
TargetClass proxy = (TargetClass) enhancer.create();
// 使用代理对象
proxy.test("test");