一、什么是代理模式？
- 定义： 代理模式是一种结构型设计模式。 它为另一个对象（目标对象/被代理对象）提供一个代理（或占位符），以控制对这个对象的访问。
- 核心思想： 通过引入一个代理对象，客户端不直接访问目标对象，而是通过代理对象来间接访问目标对象。 代理对象可以控制对目标对象的访问，并可以在访问前后添加额外的操作。
- 意图： 控制对一个对象的访问，可以延迟加载、访问控制、增强功能等。
二、代理模式的结构
代理模式通常包含以下几个角色：
-
Subject (抽象主题):
- 定义了 RealSubject 和 Proxy 的共同接口。 客户端通过 Subject 接口访问目标对象。
- 通常是一个接口或抽象类。
-
RealSubject (真实主题/目标对象/被代理对象):
- 定义了真正的业务逻辑。
- 实现了 Subject 接口。
-
Proxy (代理):
- 持有 RealSubject 对象的引用。
- 实现了 Subject 接口，与 RealSubject 具有相同的方法。
- 控制对 RealSubject 对象的访问，并可以在访问前后添加额外的操作。
- 客户端通过 Proxy 对象间接访问 RealSubject 对象。
UML 类图:
+----------------+ +----------------+ +----------------+
| <<Subject>> | | Proxy | | RealSubject |
+----------------+ +----------------+ +----------------+
| +request() |------>| -realSubject |------>| +request() |
+----------------+ | +request() | +----------------++preRequest()+postRequest()
三、代理模式的类型
根据代理的创建时间和功能，可以将代理模式分为以下几种类型：
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静态代理 (Static Proxy):
- 特点： 在编译时就已经确定了代理类和被代理类之间的关系。 代理类和被代理类都需要实现相同的接口。
- 优点： 实现简单，易于理解。
- 缺点：
- 代码冗余： 如果需要代理多个类，就需要创建多个代理类，导致代码冗余。
- 可维护性差： 如果接口发生变化，代理类和被代理类都需要进行修改。
-
动态代理 (Dynamic Proxy):
- 特点： 在运行时动态地生成代理类，无需手动创建代理类。
- 优点：
- 灵活性高： 可以代理任何实现了接口的类，无需修改原始代码。
- 代码复用： 可以使用同一个代理类来代理多个不同的类。
- 可维护性好： 如果接口发生变化，只需要修改代理逻辑，无需修改被代理类。
- 缺点：
- 实现复杂： 动态代理的实现比静态代理复杂。
- 性能开销： 动态代理需要使用反射机制，性能比静态代理略低。
- Java 中的动态代理：
- JDK 动态代理： Java 提供的内置动态代理机制，只能代理实现了接口的类。
- CGLIB 动态代理： 第三方库提供的动态代理机制，可以代理没有实现接口的类。
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其他代理
- 保护代理 用于控制对敏感对象的访问。
- 远程代理 用于访问远程对象。
- 虚拟代理 通过代理延迟创建开销大的对象
四、代理模式的实现方式 (Java)
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静态代理：
// 抽象主题 interface Image {void display(); }// 真实主题 class RealImage implements Image {private String filename;public RealImage(String filename) {this.filename = filename;loadImageFromDisk();}private void loadImageFromDisk() {System.out.println("Loading image: " + filename);}@Overridepublic void display() {System.out.println("Displaying image: " + filename);} }// 代理 class ImageProxy implements Image {private RealImage realImage;private String filename;public ImageProxy(String filename) {this.filename = filename;}@Overridepublic void display() {if (realImage == null) {realImage = new RealImage(filename);}realImage.display();} }// 客户端代码 public class StaticProxyExample {public static void main(String[] args) {Image image = new ImageProxy("test_image.jpg");// 第一次调用 display() 方法，会加载图片image.display();// 第二次调用 display() 方法，不会再次加载图片image.display();} } -
JDK 动态代理：
import java.lang.reflect.InvocationHandler; import java.lang.reflect.Method; import java.lang.reflect.Proxy;// 抽象主题 interface Image {void display(); }// 真实主题 class RealImage implements Image {private String filename;public RealImage(String filename) {this.filename = filename;loadImageFromDisk();}private void loadImageFromDisk() {System.out.println("Loading image: " + filename);}@Overridepublic void display() {System.out.println("Displaying image: " + filename);} }// 调用处理器 class ImageInvocationHandler implements InvocationHandler {private Object target; // 被代理的对象public ImageInvocationHandler(Object target) {this.target = target;}@Overridepublic Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {// 在调用目标方法之前执行的操作System.out.println("Before invoking method: " + method.getName());// 调用目标方法Object result = method.invoke(target, args);// 在调用目标方法之后执行的操作System.out.println("After invoking method: " + method.getName());return result;} }// 客户端代码 public class JDKDynamicProxyExample {public static void main(String[] args) {// 创建被代理对象Image realImage = new RealImage("test_image.jpg");// 创建调用处理器ImageInvocationHandler handler = new ImageInvocationHandler(realImage);// 创建代理对象Image proxy = (Image) Proxy.newProxyInstance(Image.class.getClassLoader(), // 类加载器new Class[] {Image.class}, // 代理类实现的接口列表handler // 调用处理器);// 通过代理对象调用方法proxy.display();} } -
CGLIB 动态代理：
import net.sf.cglib.proxy.Enhancer; import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor; import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;import java.lang.reflect.Method;// 真实主题 (不需要实现接口) class RealImage {private String filename;public RealImage(String filename) {this.filename = filename;loadImageFromDisk();}public RealImage(){} //需要一个无参构造函数private void loadImageFromDisk() {System.out.println("Loading image: " + filename);}public void display() {System.out.println("Displaying image: " + filename);} }// 方法拦截器 class ImageMethodInterceptor implements MethodInterceptor {@Overridepublic Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {// 在调用目标方法之前执行的操作System.out.println("Before invoking method: " + method.getName());// 调用目标方法Object result = proxy.invokeSuper(obj, args);// 在调用目标方法之后执行的操作System.out.println("After invoking method: " + method.getName());return result;} }// 客户端代码 public class CGLIBDynamicProxyExample {public static void main(String[] args) {// 创建 Enhancer 对象Enhancer enhancer = new Enhancer();// 设置超类enhancer.setSuperclass(RealImage.class);// 设置回调enhancer.setCallback(new ImageMethodInterceptor());// 创建代理对象RealImage proxy = (RealImage) enhancer.create();// 通过代理对象调用方法proxy.display();} }
五、代理模式的优缺点
优点：
- 职责清晰： 将客户端与目标对象分离，降低了耦合度。
- 扩展性好： 可以通过添加新的代理类来扩展系统功能，而无需修改原始代码。
- 保护目标对象： 代理对象可以控制对目标对象的访问，保护目标对象免受恶意访问。
- 增强目标对象的功能： 代理对象可以在访问目标对象前后添加额外的操作，例如日志记录、安全检查、延迟加载等。
缺点：
- 增加系统复杂性： 引入代理对象会增加系统的复杂性。
- 可能降低性能： 代理对象需要进行额外的处理，可能会降低程序的性能。
六、代理模式的应用场景
- 远程代理 (Remote Proxy): 为远程对象提供一个本地代理，隐藏远程对象的具体实现细节。
- 虚拟代理 (Virtual Proxy): 为创建开销大的对象提供一个代理，延迟对象的创建，直到真正需要使用时才创建。
- 保护代理 (Protection Proxy): 控制对敏感对象的访问，只允许具有特定权限的客户端访问。
- 缓存代理 (Cache Proxy): 为访问开销大的对象提供一个缓存，提高访问效率。
- 智能引用代理 (Smart Reference Proxy): 在访问对象时执行额外的操作，例如引用计数、对象锁定等。
- AOP (面向切面编程): 使用动态代理来实现 AOP，例如 Spring AOP。
- 延迟加载 (Lazy Loading): 例如，Hibernate 中的延迟加载机制。
- 防火墙代理： 控制网络访问，保护内部网络。
七、总结
代理模式是一种非常有用的设计模式，它可以控制对对象的访问，并可以在访问前后添加额外的操作。 在 Java 中，可以使用静态代理、JDK 动态代理和 CGLIB 动态代理来实现代理模式。 选择哪种实现方式取决于具体的应用场景和需求。