java设计模式之代理模式

2022-04-06 14:14:13 浏览数 (1)

什么是代理模式

比较官方一点解释：为另一对象提供一个替身或者占位符，以控制对这个对象的访问，这句话看起来有一些比较难理解，那么下面我们用几个方便我们理解的场景去理解这句话；

  • 追妹子 曾经风华正茂的时候，是不是羞答答的喜欢过邻座的妹子；写情书或者送礼物的时候，总是会脸红心跳加不能呼吸，所以这个时候你往往就会怂恿你的好基友帮你传情书、递纸条、送礼物！！！那么这个替你追妹子的哥们儿就是你的代理；
  • 打官司 不管是都市剧还是现实生活中，会有一种代理律师的角色，他的职责就是帮你打官司，而你自己可以不用出庭，一切事务全权由代理律师帮你去办；

在理解上，我们可以按照上面的示例去理解，但是实际的开发过程中，会多多少少有些出入；但是核心思想基本就是这样了；代码实现，代理对象是持有的目标对象的引用，方法调用是由代理对象发起的，而真正的方法执行还有由目标对象去做的；代理对象只是在方法的前后增强了部分功能；回归的上面的例子；情书或者礼物是你自己准备的，哥们儿只是帮你转交一下，妹子看到的还是你的那份情书；最多的是哥们儿觉得你的礼物包装盒（信封）不好看，帮你重新再弄了一个更好看的盒子（充分）；

代理模式的UML图

代理模式的调用流程

为什么要用代理

  • 可以在目标对象的基础上，对对象进行增强，即如上图所示，我们的客户端client调用RealSubject的时候，其实是经过了Proxy，因此我们可以在Proxy上对RealSubject进行增强，如：添加权限校验，添加参数校验等等

代理模式的形式

  • 静态代理
  • 动态代理
    • JDK动态代理
    • Cglib动态代理
静态代理

什么是静态代理

代码实现静态代理

  • 接口定义
代码语言：javascript复制
public interface Subject {
 public void request();
}
  • 真实对象（RealSubject）实现
代码语言：javascript复制
public class RealSubject implements Subject {
 @Override
 public void request() {
      System.out.println("我是 RealSubject");
  }
}
  • 代理对象（Proxy）实现
代码语言：javascript复制
public class Proxy implements Subject {
 private Subject subject;

 // 这里将需要代理的真实对象传递进来
 public Proxy(Subject subject) {
 this.subject = subject;
  }

  @Override
 public void request() {
 // 由于这一趴是自己写的，所以一旦接口增加方法，下面的这些增强的东西都需要再解析
      System.out.println("代码执行前增强！");
 try {
 // 调用真实对象中的方法
          subject.request();
          System.out.println("代码执行后增强！");
      } catch (Exception e) {
          System.out.println("代码执行异常！");
 // 由于这里只是代理，所以对异常处理完之后，还需要将其再抛出去
 throw e;
      }
      System.out.println("代码执行完！");
  }
}
  • 测试方法
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public class test {
 public static void main(String[] args) {
      Subject subject = new Proxy(new RealSubject());
      subject.request();
  }
}

优点

  • 在不修改目标对象的前提下对业务逻辑解析修改（这是所有的代理模式都有的优点）
  • 容易理解；对于上面的代码，在理解上也很简单。

缺点

  • 目标对象和代理对象都需要实现相同的接口
  • 扩展性不强，每增加或调整一个方法，我就需要单独去对代理对象进行处理；上面Proxy中对request的增强如果新加一个接口也需要的话，那么增强的代码必须再重新写一遍；为了解决这个问题，所以就出现了后面要讲的动态代理。
动态代理

为了解决前面静态代理中出现的大量手动档的重复代码；提高代码的灵活性和可维护性，就出现了一项新的代理方式--动态代理；何为动态代理？简单的理解就是Proxy的这个类不需要我们手动去写了，而是自动生成的！基于这个生成生成，就出现了两种方式：JDK动态代理和Cglib动态代理

JDK定代理

特点

  • 代理对象不再需要和目标对象一样手动实现接口，代理对象的实现是由JDK自动生成
  • 代理对象的生成是利用JDK的API，在内存中动态的构建了一个代理对象

UML图

代码实现

  • 接口
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public interface Subject {
 public void request();
}
  • 真实对象RealSubject
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public class RealSubject implements Subject {
  @Override
  public void request() {
      System.out.println("我是 RealSubject");
  }
}
  • 代理工厂ProxyFactory
代码语言：javascript复制
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;

public class ProxyFactory implements InvocationHandler {
 //真实的目标对象
 private Object target;

 /**
     * @param target 真实的目标对象
     */
 public ProxyFactory(Object target) {
 this.target = target;
    }

 public Object getProxyInstrance() {
 // 三个参数
 // 第一个：目标对象的类加载器  通过object.getClass().getClassLoader() 获取
 // 第二个：目标对象实现的接口
 // 第三个：事件处理，执行目标对象的方法时，会触发事件处理器方法(也就是InvocationHandler中的invoke)
 return Proxy.newProxyInstance(target.getClass().getClassLoader(), target.getClass().getInterfaces(), this);
    }

 @Override
 public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        System.out.println("代码执行前增强！");
        Object returnObj;
 try {
 // 执行真实的目标对象的方法
            returnObj = method.invoke(target, args);
                System.out.println("代码执行后增强！");
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("代码执行异常！");
 // 由于这里只是代理，所以对异常处理完之后，还需要将其再抛出去
 throw e;
        }
        System.out.println("代码执行完！");
 return returnObj;
    }
}
  • 客户端调用
代码语言：javascript复制
public class test {
 public static void main(String[] args) {
 // 设置参数，将生成的代理对象以文件的形式输出到com.sun.proxy.$Proxy0.class
        System.getProperties().put("sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles", "true");

 //生成目标对象
        Subject target = new RealSubject();
 //通过ProxyFactory生成代理对象
        Subject proxyObj = (Subject) new ProxyFactory(target).getProxyInstrance();
 //调用方法
        proxyObj.request();
    }
}
  • 输出的代理对象
代码语言：javascript复制
// 开启输出
System.getProperties().put("sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles", "true");
在项目根目录的以下路径
com.sun.proxy.$Proxy0.class
Cglib动态代理

不管是静态代理还是JDK的动态代理，我们都是基于接口实现的代理，但是实际开发过程中，往往也会存在一个单独的类，他并没有实现任何接口，这个时候，我们就可以使用目标对象的子类（抽象类）来实现代理；这种方式我们称之为Cglib代理

特点

  • Cglib又称之为子类代理、抽象类代理；它是在内存中构建一个子类从而实现对目标对象功能的扩展
  • Cglib包的底层是通过字节码处理器ASM来转换字节码并生成新的类

测试代码UML

代码实现

  • 引入资源
代码语言：javascript复制
<dependency>
 <groupId>cglib</groupId>
 <artifactId>cglib</artifactId>
 <version>3.2.10</version>
</dependency>
  • 普通类
代码语言：javascript复制
public class RealSubject {
 public void request() {
        System.out.println("我是 RealSubject");
    }
}
  • 代理工厂对象
代码语言：javascript复制
import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;
import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;
import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;

import java.lang.reflect.Method;

public class ProxyFactory implements MethodInterceptor {
 private Object target;

 public ProxyFactory(Object target) {
 this.target = target;
    }

 public Object getProxyInstrance() {
 //实例化Enhancer对象
        Enhancer enhancer = new Enhancer();
 //设置代理类拦截器 this指当前的Interceptor
        enhancer.setCallback(this);
 //如果目标对象是普通的类，这里就设置目标的对象为父类
 //设置当前的目标类为父类
        enhancer.setSuperclass(target.getClass());
 //如果目标对象实现了接口，我们要以接口去实现动态代理，就设置下面的接口参数
 //设置实现的接口 获取传入进来的对象的接口类
 //enhancer.setInterfaces(target.getClass().getInterfaces());
 //返回创建的对象
 return enhancer.create();
    }

 @Override
 public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {
        System.out.println("代码执行前增强！");
        Object returnObj;
 try {
 // 执行真实的目标对象的方法
            returnObj = method.invoke(target, args);
            System.out.println("代码执行后增强！");
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("代码执行异常！");
 // 由于这里只是代理，所以对异常处理完之后，还需要将其再抛出去
 throw e;
        }
        System.out.println("代码执行完！");
 return returnObj;
   }
}
  • 客户端调用
  • 基于普通类，以抽象类的方式代理
代码语言：javascript复制
public class test {
    public static void main(String[] args) {
        //将生成的代理对象输出到指定的路径
        //E://logs为输出的路径
        System.setProperty(DebuggingClassWriter.DEBUG_LOCATION_PROPERTY, "E://logs");
        //目标对象
        RealSubject realSubject = new RealSubject();
        //生成代理对象
        RealSubject proxyObj = (RealSubject) new ProxyFactory(realSubject).getProxyInstrance();
        //调用方法
        proxyObj.request();
    }
}

由上图可以看出，是生成了一个叫RealSubject$$EnhancerByCGLIB$$421f0be4的代理类，他是继承了目标对象RealSubject，其中核心代码如下：

  • 基于接口的方式
代码语言：javascript复制
public class test {
    public static void main(String[] args) {
        //将生成的代理对象输出到指定的路径
        System.setProperty(DebuggingClassWriter.DEBUG_LOCATION_PROPERTY, "E://logs");
        // 目标对象
        Subject realSubject = new RealSubject();
        // 代理对象
        Subject proxyObj = (Subject) new ProxyFactory(realSubject).getProxyInstrance();
        // 方法调用
        proxyObj.request();
    }
}

类似于JDK动态代理，这里的代理对象和目标对象一样，也实现了相同的接口，核心的代理方法的实现和上面介于抽象类的方式差不多，可以仔细阅读一下生成的代理对象，就可以很轻松的理解其实现逻辑。

代理模式的注意事项
  • 动态代理不能代理私有方法（private）
    • 由于接口不能定义私有方法
    • 由于子类不能调用父类的私有方法
  • final修饰的方法不能进行动态代理
  • static修饰的方法不能进行动态代理
总结

这一翻看下来是不是发现，代理模式并没有那么的神秘，但是它真的很重要，实际开发中通过代理去实现，比如以下的一些场景。

  • Spring Aop
  • 数据库的数据缓存
  • 远端的RPC调用 业务微服务化之后，很多服务的提供方和使用方是分离的；那么为了使使用方能够方便的调用服务方，我们可以用到代理模式，将复杂的远端调用封装到代理对象中；这样，使用方调用服务方的方法时就如同调用本地方法一样，如下图：
  • 防火墙
  • 多任务同步

所以，理解了代理模式不管是在实际的开发过程中，还是在阅读很多框架的源码，都会起到很大的帮助。

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