BCSP-玄子Share-Java框基础_工厂模式/代理模式

三、设计模式

3.1 设计模式简介

• 软件设计中的三十六计
• 是人们在长期的软件开发中的经验总结
• 是对某些特定问题的经过实践检验的特定解决方法
• 被广泛运用在 Java 框架技术中

3.1.1 设计模式的优点

• 设计模式是可复用的面向对象软件的基础
• 可以更加简单方便地复用成功的设计和体系结构
• 帮助开发者做出有利于系统复用的选择，避免损害系统复用性的设计
• 使其他开发者更加容易理解其设计思路，便于团队交流

3.1.2 设计模式分类

GoF（Gang of Four，四人组）设计模式分为23种

3.1.3 面向对象设计原则

单一职责原则

• 一个类应该有且仅有一个引起它变化的原因
• 一个类应该只负责一个职责

开闭原则

• 对扩展开放，对修改关闭

里氏替换原则

• 引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象
• 可以用来判断继承关系是否合理

依赖倒置原则

• 依赖于抽象而不依赖于具体实现，针对接口编程

接口隔离原则

• 尽量将庞大臃肿的接口拆分成更小更具体的接口
• 接口中只包含客户感兴趣的方法

迪米特法则

• 又称最少知道原则
• 一个软件实体应当尽可能少地与其他实体发生相互作用

合成复用原则

• 尽量使用组合/聚合的方式而不是继承关系达到软件复用的目的
• 是 has-a 关系

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3.2 简单工厂模式

如何解决类似“Service与某个具体Dao实现”耦合的问题？

将创建工作转移出来避免在Service中创建具体的Dao实现类，产生耦合

简单工厂模式，又叫做静态工厂方法模式，不属于 GoF 的23种设计模式之一，可以理解为工厂模式的一个特殊实现

3.2.1 简单工厂模式+依赖倒置原则

依据依赖倒置原则，使用setter方法传递依赖关系，减少Service对工厂类的依赖，降低耦合

public class NewsServiceImpl implements NewsService {
	private NewsDao dao;
	public void setDao(NewsDao dao) {
		this.dao = dao;
	}
	… …
}
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3.2.2 简单工厂+参数

简单工厂模式可以根据参数的不同返回不同类的实例，被创建的实例通常都具有共同的父类

// 创建NewsDao实例的工厂方法
public static NewsDao getInstance(String key) {
    switch (key) {
        case "mysql":
            return new NewsDaoMySqlImpl();
        case "oracle":
            return new NewsDaoOracleImpl();
        case "redis":
            return new NewsDaoRedisImpl();
        default:
            throw new RuntimeException("无效的数据库类型：" + key + " ，DAO获取失败");
    }
}
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要创建的产品不多且逻辑不复杂的情况，可以考虑简单工厂模式

简单工厂模式包含如下角色

• 工厂（Factory）
• 抽象产品（Product）
• 具体产品（Concrete Product）

增加新的产品需要修改，工厂方法的判断逻辑，不符合开闭原则

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3.3 工厂方法模式

3.3.1 实现方式

对简单工厂模式的进一步抽象，工厂方法模式的主要角色如下

• 抽象产品（Product）
• 抽象工厂（Abstract Factory）
• 具体产品（Concrete Product）
• 具体工厂（Concrete Factory）

3.3.2 代码案例

创建抽象工厂接口

public interface AbstractFactory {
    public NewsDao getInstance();
}
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为不同NewsDao实现创建相对应的具体工厂

// 以生产NewsDaoMySqlImpl实例的工厂为例
public class MySqlDaoFactory implements AbstractFactory {
    @Override
    public NewsDao getInstance() {
        return new NewsDaoMySqlImpl();
    }
}
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在测试方法中通过特定工厂生产相关的NewsDao实例

AbstractFactory factory = new MySqlDaoFactory(); 
// 改变具体工厂可创建不同产品
NewsDao dao = factory.getInstance();
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3.3.3 优缺点

优点

• 只需要知道具体工厂就可得到所要的产品，无须知道产品的具体创建过程
• 基于多态，便于对复杂逻辑进行封装管理
• 增加新的产品时无须对原工厂进行任何修改，满足开闭原则

缺点

• 每增加一个产品就要增加一个具体产品类和一个对应的具体工厂类，这增加了系统的复杂度

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3.4 代理设计模式

单一职责原则的体现，包含如下角色

• 抽象主题（Subject）
• 真实主题（Real Subject）
• 代理（Proxy）

实现方式总体上分为静态代理和动态代理

• 静态代理由开发者针对抽象主题编写相关的代理类实现，编译之后生成代理类的class文件
• 动态代理是在运行时动态生成的，在运行时动态生成代理类字节码

3.4.1 基于接口的静态代理实现

// 抽象主题接口 - 图片
public interface Image {
    void display();
}

// 真实主题类 - 真实图片
public class RealImage implements Image {
    private String filename;

    public RealImage(String filename) {
        this.filename = filename;
        loadImageFromDisk();
    }

    private void loadImageFromDisk() {
        System.out.println("Loading image from disk: " + filename);
    }

    public void display() {
        System.out.println("Displaying image: " + filename);
    }
}

// 代理类 - 图片代理
public class ImageProxy implements Image {
    private RealImage realImage;
    private String filename;

    public ImageProxy(String filename) {
        this.filename = filename;
    }

    public void display() {
        if (realImage == null) {
            realImage = new RealImage(filename);
        }
        realImage.display();
    }
}

// 调用代码
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建代理对象并显示图片
        Image image = new ImageProxy("example.jpg");
        image.display();
    }
}
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3.4.2 代理模式优点分析

• 代理模式将客户与目标对象分离，在一定程度上降低了系统的耦合度
• 代理对象可以对目标对象的功能进行扩展，目标对象和扩展功能职责清晰且不会产生耦合

3.4.3 动态代理

静态代理需要手工编写代理类，存在以下弊端

• 目标对象API发生变化，代理类也必须进行修改，增加工作量且不符合开闭原则
• 通过继承得到的代理类只能对一种类型进行代理，组件较多时，代理类的开发工作量巨大

• 动态代理提供了运行时动态扩展对象行为的能力
• 能够依据给定的业务规则，在运行时动态生成代理类

3.4.4 JDK 动态代理

从JDK 1.3版本开始引入

是面向接口的代理实现

• 要求被代理的目标对象必须通过抽象主题接口进行定义

核心API

• java.lang.reflect.InvocationHandler接口
  • 代理方法的调用处理程序，负责为代理方法提供业务逻辑
  • 包含方法：Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
• java.lang.reflect.Proxy类
  • 负责动态创建代理类及其实例
  • 主要方法：static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class[] interfaces, InvocationHandler h)

3.4.5 CGLIB 动态代理

如果被代理的目标对象不是通过接口进行定义的，JDK 动态代理将无法实施

• CGLIB（Code Generation Library）是一个功能强大，高性能的代码生成库
• 可以为没有实现接口的类提供代理，原理是为需要代理的类动态生成一个子类作为其代理类

需要使用继承和重写机制，CGLIB动态代理对于final类或final方法无能为力

从cglib https://github.com/cglib/cglib/releases下载所需的 jar 文件

• cglib-nodep-x.x.x.jar

主要 API

• net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor 接口
  • 负责拦截父类的方法调用，以便加入代理的业务逻辑
  • 包含方法
    • Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy)
• net.sf.cglib.proxy.Enhancer 类
  • 负责动态创建代理类及其实例
  • 主要方法
    • setSupperclass()
    • setCallback()
    • set…
    • create()

3.4.6 JDK 和 CGLIB 动态代理的对比

• JDK 动态代理面向接口代理，只能对基于接口设计的目标对象进行代理
• CGLIB 动态代理可以通过继承方式实现，不依赖接口，但是不能代理 final 的类和方法

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