Java设计模式-代理模式

简介

代理模式是一种结构型设计模式，它可以让我们通过一个代理对象来访问一个真实的目标对象，从而实现对目标对象的功能扩展或保护。代理模式的主要角色有三个：

• 抽象主题（Subject）：定义了真实主题和代理主题的公共接口，使得在任何使用真实主题的地方都可以使用代理主题。
• 真实主题（RealSubject）：实现了抽象主题的接口，定义了真实的业务逻辑，是代理主题所代表的真实对象。
• 代理主题（Proxy）：也实现了抽象主题的接口，但是在调用真实主题的方法之前或之后，可以执行一些额外的操作，从而对真实主题进行控制或增强。

代理模式可以帮助我们解决以下几种问题：

• 当我们无法或不想直接访问一个对象时，可以通过一个代理对象来间接访问，例如远程代理、虚拟代理等。
• 当我们想要给一个对象提供额外的功能时，可以通过一个代理对象来实现，而不需要修改原有的对象，例如缓存代理、日志代理等。
• 当我们想要给一个对象增加一些访问控制或安全保护时，可以通过一个代理对象来实现，例如防火墙代理、权限代理等。

实现

根据代理模式的定义，我们可以用以下的类图来表示它的结构：

其中，Client是客户端类，它需要使用Subject接口提供的方法。Proxy是代理类，它持有一个RealSubject的引用，并且实现了Subject接口。RealSubject是真实类，它也实现了Subject接口，并且定义了具体的业务逻辑。

代理模式有多种类型，例如静态代理、动态代理等，代理模式也有自己的优缺点，使用时需要根据具体的场景和需求来选择合适的类型和方式。

静态代理实现

下面我们用Java代码来实现一个静态代理的例子：

// 抽象主题接口
public interface Subject {
    // 定义一个抽象方法
    void request();
}

// 真实主题类
public class RealSubject implements Subject {
    // 实现抽象方法
    @Override
    public void request() {
        // 真实的业务逻辑
        System.out.println("RealSubject is doing something...");
    }
}

// 代理主题类
public class Proxy implements Subject {
    // 持有一个真实主题的引用
    private RealSubject realSubject;

    // 构造方法，传入一个真实主题对象
    public Proxy(RealSubject realSubject) {
        this.realSubject = realSubject;
    }

    // 实现抽象方法
    @Override
    public void request() {
        // 在调用真实主题之前，可以执行一些额外操作
        System.out.println("Proxy is doing something before...");
        // 调用真实主题的方法
        realSubject.request();
        // 在调用真实主题之后，可以执行一些额外操作
        System.out.println("Proxy is doing something after...");
    }
}

// 客户端类
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个真实主题对象
        RealSubject realSubject = new RealSubject();
        // 创建一个代理对象，并传入真实主题对象
        Proxy proxy = new Proxy(realSubject);
        // 使用代理对象来调用抽象方法
	    proxy.request();
	}
}

运行结果如下：
Proxy is doing something before...
RealSubject is doing something...
Proxy is doing something after...

从运行结果可以看出，代理对象在调用真实对象的方法之前和之后，都执行了一些额外的操作，从而对真实对象进行了增强或控制。

动态代理实现

动态代理是一种特殊的代理模式，它可以在运行时动态地创建代理对象，而不需要事先定义代理类。动态代理可以更灵活地适应不同的场景和需求，但是也更复杂和难以理解。

这个例子是使用JDK动态代理来实现一个日志代理，它可以在调用目标对象的方法之前和之后，记录相关的日志信息。代码如下：

// 抽象主题接口
public interface Subject {
    // 定义一个抽象方法
    void request();
}

// 真实主题类
public class RealSubject implements Subject {
    // 实现抽象方法
    @Override
    public void request() {
        // 真实的业务逻辑
        System.out.println("RealSubject is doing something...");
    }
}

// 日志处理器类，实现了InvocationHandler接口，用于定义代理逻辑
public class LogHandler implements InvocationHandler {
    // 持有一个目标对象的引用
    private Object target;

    // 构造方法，传入一个目标对象
    public LogHandler(Object target) {
        this.target = target;
    }

    // 实现invoke方法，用于调用目标对象的方法，并在之前和之后执行日志操作
    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        // 在调用目标对象之前，记录开始时间
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("开始执行" + method.getName() + "方法...");
        // 调用目标对象的方法，并获取返回值
        Object result = method.invoke(target, args);
        // 在调用目标对象之后，记录结束时间和耗时
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        long duration = endTime - startTime;
        System.out.println("结束执行" + method.getName() + "方法，耗时" + duration + "毫秒");
        // 返回结果
        return result;
    }
}

// 客户端类
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个真实主题对象
        RealSubject realSubject = new RealSubject();
        // 创建一个日志处理器对象，并传入真实主题对象
        LogHandler logHandler = new LogHandler(realSubject);
        // 使用Proxy类的静态方法newProxyInstance来动态地创建一个代理对象，传入真实主题对象的类加载器、接口和处理器
        Subject proxy = (Subject) Proxy.newProxyInstance(realSubject.getClass().getClassLoader(), realSubject.getClass().getInterfaces(), logHandler);
        // 使用代理对象来调用抽象方法
        proxy.request();
    }
}

运行结果如下：

开始执行request方法...
RealSubject is doing something...
结束执行request方法，耗时1毫秒

从运行结果可以看出，代理对象在调用真实对象的方法之前和之后，都执行了一些日志操作，从而对真实对象进行了增强。

优缺点

静态代理模式

优点：

• 代理模式可以实现对真实对象的功能扩展或保护，而不需要修改原有的对象，符合开闭原则。
• 代理模式可以实现对真实对象的访问控制或延迟加载，提高系统的性能和安全性。
• 代理模式可以实现对真实对象的透明访问，客户端只需要使用抽象主题的接口，而不需要关心真实对象和代理对象的细节。

缺点：

• 代理模式会增加系统的复杂度和开销，因为需要创建和维护代理对象。
• 代理模式可能会降低系统的响应速度，因为每次调用真实对象的方法都需要经过代理对象。

动态代理模式

优点：

• 动态代理可以在运行时动态地创建代理对象，而不需要事先定义代理类，这样可以减少代码量和提高开发效率。
• 动态代理可以根据不同的目标对象和需求，灵活地生成不同的代理对象，这样可以增加系统的可扩展性和可维护性。
• 动态代理可以实现对目标对象的透明访问，客户端只需要使用抽象主题的接口，而不需要关心真实对象和代理对象的细节。

缺点：

• 动态代理需要使用反射和字节码技术来生成代理对象，这样会增加系统的复杂度和开销，也可能会影响系统的性能和稳定性。
• 动态代理需要遵循一些约束和限制，例如JDK动态代理只能代理实现了接口的类，CGLIB动态代理不能代理final类或方法等，这样会降低系统的灵活性和通用性。
• 动态代理比静态代理更难以理解和掌握，需要有一定的基础知识和经验才能使用好动态代理。

运用场景

• 当我们需要访问一个远程对象时，可以使用远程代理，它可以隐藏远程对象的位置和通信细节，让客户端像访问本地对象一样访问远程对象。
• 当我们需要创建一个开销很大的对象时，可以使用虚拟代理，它可以在真正需要的时候才创建真实对象，从而实现延迟加载和节省资源。
• 当我们需要给一个对象增加一些额外的功能时，可以使用装饰代理，它可以在不修改原有对象的情况下，给对象添加一些新的行为或属性。
• 当我们需要给一个对象增加一些访问控制或安全保护时，可以使用保护代理，它可以根据不同的用户或角色，对对象的访问进行限制或检查。
• 当我们需要给一个对象增加一些日志记录或性能监控时，可以使用日志代理或性能代理，它可以在调用对象的方法之前或之后，记录相关的信息或数据。

总结

代理模式是一种常用的结构型设计模式，它可以让我们通过一个代理对象来间接访问一个真实对象，从而实现对目标对象的功能扩展或保护。代理模式有三个主要角色：抽象主题、真实主题和代理主题。代理模式有多种类型，例如静态代理、动态代理、远程代理、虚拟代理等。代理模式有自己的优缺点，使用时需要根据具体的场景和需求来选择合适的类型和方式。