一篇學(xué)會(huì)常見的代理模式
1. 代理模式概述
2. 代理模式的結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)
3. 代理模式的應(yīng)用實(shí)例
4. 遠(yuǎn)程代理
5. 虛擬代理
6. Java動(dòng)態(tài)代理
7. 代理模式的優(yōu)缺點(diǎn)與適用環(huán)境
“Github：https://github.com/nateshao/design-demo/tree/main/JavaDesignPatterns/15-proxy
1. 代理模式概述
相信大家都聽過代理模式，有靜態(tài)代理，JDK動(dòng)態(tài)代理，Cglib代理(Spring的內(nèi)容)。接下來，千羽和大家一起學(xué)習(xí)一下這些代理模式各有優(yōu)缺點(diǎn)和相應(yīng)的使用場景。
商品代購示意圖：
分析
- 代購商品：顧客 -> 代購網(wǎng)站 -> 商品
- 軟件開發(fā)：客戶端 -> 代理對(duì)象 -> 真實(shí)對(duì)象
還有這種類型
定義：
代理模式：給某一個(gè)對(duì)象提供一個(gè)代理或占位符，并由代理對(duì)象來控制對(duì)原對(duì)象的訪問。
- 引入一個(gè)新的代理對(duì)象
- 代理對(duì)象在客戶端對(duì)象和目標(biāo)對(duì)象之間起到中介的作用
- 去掉客戶不能看到的內(nèi)容和服務(wù)或者增添客戶需要的額外的新服務(wù)
代理模式的結(jié)構(gòu)
代理模式包含以下3個(gè)角色：
- Subject(抽象主題角色)
- Proxy(代理主題角色)
- RealSubject(真實(shí)主題角色)
2. 代理模式的結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)
抽象主題類典型代碼：
- public abstract class Subject {
- public abstract void request();
- }
真實(shí)主題類典型代碼：
- public class RealSubject extends Subject{
- public void request() {
- //業(yè)務(wù)方法具體實(shí)現(xiàn)代碼
- }
- }
代理類典型代碼：
- public class Proxy extends Subject {
- private RealSubject realSubject = new RealSubject(); //維持一個(gè)對(duì)真實(shí)主題對(duì)象的引用
- public void preRequest() {
- …...
- }
- public void request() {
- preRequest();
- realSubject.request(); //調(diào)用真實(shí)主題對(duì)象的方法
- postRequest();
- }
- public void postRequest() {
- ……
- }
- }
幾種常見的代理模式
- 遠(yuǎn)程代理(Remote Proxy)：為一個(gè)位于不同的地址空間的對(duì)象提供一個(gè)本地的代理對(duì)象，這個(gè)不同的地址空間可以在同一臺(tái)主機(jī)中，也可以在另一臺(tái)主機(jī)中，遠(yuǎn)程代理又稱為大使(Ambassador)
- 虛擬代理(Virtual Proxy)：如果需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)資源消耗較大的對(duì)象，先創(chuàng)建一個(gè)消耗相對(duì)較小的對(duì)象來表示，真實(shí)對(duì)象只在需要時(shí)才會(huì)被真正創(chuàng)建
- 保護(hù)代理(Protect Proxy)：控制對(duì)一個(gè)對(duì)象的訪問，可以給不同的用戶提供不同級(jí)別的使用權(quán)限
- 緩沖代理(Cache Proxy)：為某一個(gè)目標(biāo)操作的結(jié)果提供臨時(shí)的存儲(chǔ)空間，以便多個(gè)客戶端可以共享這些結(jié)果
- 智能引用代理(Smart Reference Proxy)：當(dāng)一個(gè)對(duì)象被引用時(shí)，提供一些額外的操作，例如將對(duì)象被調(diào)用的次數(shù)記錄下來等
3. 代理模式的應(yīng)用實(shí)例
某軟件公司承接了某信息咨詢公司的收費(fèi)商務(wù)信息查詢系統(tǒng)的開發(fā)任務(wù)，該系統(tǒng)的基本需求如下：
在進(jìn)行商務(wù)信息查詢之前用戶需要通過身份驗(yàn)證，只有合法用戶才能夠使用該查詢系統(tǒng);
在進(jìn)行商務(wù)信息查詢時(shí)系統(tǒng)需要記錄查詢?nèi)罩?，以便根?jù)查詢次數(shù)收取查詢費(fèi)用。
該軟件公司開發(fā)人員已完成了商務(wù)信息查詢模塊的開發(fā)任務(wù)，現(xiàn)希望能夠以一種松耦合的方式向原有系統(tǒng)增加身份驗(yàn)證和日志記錄功能，客戶端代碼可以無區(qū)別地對(duì)待原始的商務(wù)信息查詢模塊和增加新功能之后的商務(wù)信息查詢模塊，而且可能在將來還要在該信息查詢模塊中增加一些新的功能。
現(xiàn)使用代理模式設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)該收費(fèi)商務(wù)信息查詢系統(tǒng)。
實(shí)例分析及類圖：
商務(wù)信息查詢系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案示意圖
商務(wù)信息查詢系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
實(shí)例代碼
- AccessValidator：身份驗(yàn)證類，業(yè)務(wù)類
- Logger：日志記錄類，業(yè)務(wù)類
- Searcher：抽象查詢類，充當(dāng)抽象主題角色
- RealSearcher：具體查詢類，充當(dāng)真實(shí)主題角色
- ProxySearcher：代理查詢類，充當(dāng)代理主題角色
- Client：客戶端測試類
結(jié)果分析
- 保護(hù)代理和智能引用代理
- 在代理類ProxySearcher中實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)主題類的權(quán)限控制和引用計(jì)數(shù)
4. 遠(yuǎn)程代理
動(dòng)機(jī)
- 客戶端程序可以訪問在遠(yuǎn)程主機(jī)上的對(duì)象，遠(yuǎn)程主機(jī)可能具有更好的計(jì)算性能與處理速度，可以快速地響應(yīng)并處理客戶端的請求
- 可以將網(wǎng)絡(luò)的細(xì)節(jié)隱藏起來，使得客戶端不必考慮網(wǎng)絡(luò)的存在
- 客戶端完全可以認(rèn)為被代理的遠(yuǎn)程業(yè)務(wù)對(duì)象是在本地而不是在遠(yuǎn)程，而遠(yuǎn)程代理對(duì)象承擔(dān)了大部分的網(wǎng)絡(luò)通信工作，并負(fù)責(zé)對(duì)遠(yuǎn)程業(yè)務(wù)方法的調(diào)用
結(jié)構(gòu)
5. 虛擬代理
動(dòng)機(jī)
對(duì)于一些占用系統(tǒng)資源較多或者加載時(shí)間較長的對(duì)象，可以給這些對(duì)象提供一個(gè)虛擬代理
在真實(shí)對(duì)象創(chuàng)建成功之前虛擬代理扮演真實(shí)對(duì)象的替身，而當(dāng)真實(shí)對(duì)象創(chuàng)建之后，虛擬代理將用戶的請求轉(zhuǎn)發(fā)給真實(shí)對(duì)象
使用一個(gè)“虛假”的代理對(duì)象來代表真實(shí)對(duì)象，通過代理對(duì)象來間接引用真實(shí)對(duì)象，可以在一定程度上提高系統(tǒng)的性能
應(yīng)用
由于對(duì)象本身的復(fù)雜性或者網(wǎng)絡(luò)等原因?qū)е乱粋€(gè)對(duì)象需要較長的加載時(shí)間，此時(shí)可以用一個(gè)加載時(shí)間相對(duì)較短的代理對(duì)象來代表真實(shí)對(duì)象(結(jié)合多線程技術(shù))
一個(gè)對(duì)象的加載十分耗費(fèi)系統(tǒng)資源，讓那些占用大量內(nèi)存或處理起來非常復(fù)雜的對(duì)象推遲到使用它們的時(shí)候才創(chuàng)建，而在此之前用一個(gè)相對(duì)來說占用資源較少的代理對(duì)象來代表真實(shí)對(duì)象，再通過代理對(duì)象來引用真實(shí)對(duì)象(用時(shí)間換取空間)
6. Java動(dòng)態(tài)代理
- 動(dòng)態(tài)代理(Dynamic Proxy)可以讓系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)根據(jù)實(shí)際需要來動(dòng)態(tài)創(chuàng)建代理類，讓同一個(gè)代理類能夠代理多個(gè)不同的真實(shí)主題類而且可以代理不同的方法
- Java語言提供了對(duì)動(dòng)態(tài)代理的支持，Java語言實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)代理時(shí)需要用到位于java.lang.reflect包中的一些類
Proxy類
- public static Class< ? > getProxyClass(ClassLoader loader, Class... interfaces)：該方法用于返回一個(gè)Class類型的代理類，在參數(shù)中需要提供類加載器并需要指定代理的接口數(shù)組(與真實(shí)主題類的接口列表一致)
- public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class[] interfaces, InvocationHandler h)：該方法用于返回一個(gè)動(dòng)態(tài)創(chuàng)建的代理類的實(shí)例，方法中第一個(gè)參數(shù)loader表示代理類的類加載器，第二個(gè)參數(shù)interfaces表示代理類所實(shí)現(xiàn)的接口列表(與真實(shí)主題類的接口列表一致)，第三個(gè)參數(shù)h表示所指派的調(diào)用處理程序類
InvocationHandler接口
- InvocationHandler接口是代理處理程序類的實(shí)現(xiàn)接口，該接口作為代理實(shí)例的調(diào)用處理者的公共父類，每一個(gè)代理類的實(shí)例都可以提供一個(gè)相關(guān)的具體調(diào)用處理者(InvocationHandler接口的子類)
- public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)：該方法用于處理對(duì)代理類實(shí)例的方法調(diào)用并返回相應(yīng)的結(jié)果，當(dāng)一個(gè)代理實(shí)例中的業(yè)務(wù)方法被調(diào)用時(shí)將自動(dòng)調(diào)用該方法。invoke()方法包含三個(gè)參數(shù)，其中第一個(gè)參數(shù)proxy表示代理類的實(shí)例，第二個(gè)參數(shù)method表示需要代理的方法，第三個(gè)參數(shù)args表示代理方法的參數(shù)數(shù)組
- 動(dòng)態(tài)代理類需要在運(yùn)行時(shí)指定所代理真實(shí)主題類的接口，客戶端在調(diào)用動(dòng)態(tài)代理對(duì)象的方法時(shí)，調(diào)用請求會(huì)將請求自動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)給InvocationHandler對(duì)象的invoke()方法，由invoke()方法來實(shí)現(xiàn)對(duì)請求的統(tǒng)一處理。
動(dòng)態(tài)代理實(shí)例
“某軟件公司欲為公司OA系統(tǒng)數(shù)據(jù)訪問層DAO增加方法調(diào)用日志，記錄每一個(gè)方法被調(diào)用的時(shí)間和調(diào)用結(jié)果，現(xiàn)使用動(dòng)態(tài)代理進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。
實(shí)例代碼
- AbstractUserDAO：抽象用戶DAO類，抽象主題角色
- AbstractDocumentDAO：抽象文檔DAO類，抽象主題角色
- UserDAO：用戶DAO類，具體主題角色
- DocumentDAO：文檔DAO類，具體主題角色
- DAOLogHandler：自定義請求處理程序類
- Client：客戶端測試類
7. 代理模式的優(yōu)缺點(diǎn)與適用環(huán)境
模式優(yōu)點(diǎn)
- 能夠協(xié)調(diào)調(diào)用者和被調(diào)用者，在一定程度上降低了系統(tǒng)的耦合度
- 客戶端可以針對(duì)抽象主題角色進(jìn)行編程，增加和更換代理類無須修改源代碼，符合開閉原則，系統(tǒng)具有較好的靈活性和可擴(kuò)展性
模式優(yōu)點(diǎn)——逐個(gè)分析
- 遠(yuǎn)程代理：可以將一些消耗資源較多的對(duì)象和操作移至性能更好的計(jì)算機(jī)上，提高了系統(tǒng)的整體運(yùn)行效率
- 虛擬代理：通過一個(gè)消耗資源較少的對(duì)象來代表一個(gè)消耗資源較多的對(duì)象，可以在一定程度上節(jié)省系統(tǒng)的運(yùn)行開銷
- 緩沖代理：為某一個(gè)操作的結(jié)果提供臨時(shí)的緩存存儲(chǔ)空間，以便在后續(xù)使用中能夠共享這些結(jié)果，優(yōu)化系統(tǒng)性能，縮短執(zhí)行時(shí)間
- 保護(hù)代理：可以控制對(duì)一個(gè)對(duì)象的訪問權(quán)限，為不同用戶提供不同級(jí)別的使用權(quán)限
模式缺點(diǎn)
由于在客戶端和真實(shí)主題之間增加了代理對(duì)象，因此有些類型的代理模式可能會(huì)造成請求的處理速度變慢(例如保護(hù)代理)
實(shí)現(xiàn)代理模式需要額外的工作，而且有些代理模式的實(shí)現(xiàn)過程較為復(fù)雜(例如遠(yuǎn)程代理)
模式適用環(huán)境
當(dāng)客戶端對(duì)象需要訪問遠(yuǎn)程主機(jī)中的對(duì)象時(shí)可以使用遠(yuǎn)程代理
當(dāng)需要用一個(gè)消耗資源較少的對(duì)象來代表一個(gè)消耗資源較多的對(duì)象，從而降低系統(tǒng)開銷、縮短運(yùn)行時(shí)間時(shí)可以使用虛擬代理
當(dāng)需要為某一個(gè)被頻繁訪問的操作結(jié)果提供一個(gè)臨時(shí)存儲(chǔ)空間，以供多個(gè)客戶端共享訪問這些結(jié)果時(shí)可以使用緩沖代理
當(dāng)需要控制對(duì)一個(gè)對(duì)象的訪問，為不同用戶提供不同級(jí)別的訪問權(quán)限時(shí)可以使用保護(hù)代理
當(dāng)需要為一個(gè)對(duì)象的訪問(引用)提供一些額外的操作時(shí)可以使用智能引用代理
