設計模式之【代理模式】

2022 年 3 月 8 日
筆記
JAVA, 代理模式, 設計模式

設計原則是指導我們程式碼設計的一些經驗總結，也就是「心法」；面向對象就是我們的「武器」；設計模式就是「招式」。

以心法為基礎，以武器運用招式應對複雜的編程問題。

我：妹啊，怎麼我看你最近都很忙的樣子？不是換了個輕鬆點的工作嘛？

表妹：是啊，工作是輕鬆點了，但是上下班太遠了，想買輛二手車代步，所以我現在在做功課。

我：我看看…哇，還挺認真的，花了不少時間吧？

表妹：是啊，以前對這方面了解比較少，所以現在要做足功課才敢去買。

我：我有個同學是做這方面代理的，我讓他幫你搞定。

表妹：哇，這樣我就省事多啦~

你看，這不就是我們設計模式中的【代理模式】嘛？

為什麼要用代理模式？

中介隔離作用

在一些情況下，一個客戶類不想或者不能直接引用一個委託對象，而代理類對象可以在客戶類和委託對象之間起到中介作用，其特徵是代理類和委託類實現相同的介面。
不違背開閉原則的前提下，增加功能

代理類除了是客戶類和委託類的中介外，我們還可以通過代理類增加額外的功能來擴展委託類的功能，這樣做我們只需要修改代理類而不需要再修改委託類，符合程式碼設計的開閉原則。代理類主要負責為委託類預處理消息，過濾消息、把消息轉發給委託類，以及事後對返回結果的處理等。

代理類並不真正實現服務，而是通過調用委託類的相關方法，來提供特定的服務。真正的業務功能還是由委託類來實現，但是可以在業務功能執行的前後加入一些公關的服務。例如加入快取、日誌等功能，我們就可以使用代理類來完成，而沒必要修改已經封裝好的委託類。

按照代理創建的日期來進行分類的話，可以分為靜態代理和動態代理。

靜態代理：由程式設計師創建或特定工具自動生成源程式碼，再對其進行編譯。在編譯運行之前，代理類.class文件就已經被創建，代理類和委託類的關係在運行前就確定。

動態代理：動態代理類的源碼是在程式運行期間由JVM根據反射等機制動態的生成，所以不存在代理類的位元組碼文件。代理類和委託類的關係是在程式運行時確定的。

靜態代理是如何實現的？

代理實現的前提是，如何能夠獲取到委託類的調用？答案是有組合和繼承兩種方式。

組合：與委託類實現相同的介面，然後向代理類傳入委託類的引用從而調用到目標函數。

繼承：繼承委託類，重寫目標函數，然後通過super調用到目標函數。

我們先來看看用組合方式實現的。就舉表妹買二手車的例子來說。

第一步：創建買車介面：

1 public interface IBuyCar {
2     void buyCar() 
3 }

第二步：表妹要買車，實現買車的介面

1 public class BiaoMeiBuyCar implements IBuyCar {
2     @Override 
3     public void buyCar() {
4         System.out.println("交易二手車");
5     }
6 }

第三步：找代理來幫表妹完成這件事

 1 public class BiaoMeiBuyCarProxy implements IBuyCar {
 2     private IBuyCar buyCar;
 3     
 4     public BiaoMeiBuyCarProxy (final IBuyCar buyCar) {
 5         this.buyCar = buyCar;
 6     }
 7     
 8     @Override
 9     public void buyCar() {
10         // 代理除了幫忙交易外，還幫忙辦理前後手續
11         System.out.println("交易前手續辦理");   
12         buyCar.buyCar();  // 交易
13         System.out.println("交易後手續辦理");
14     }
15 }

1 IBuyCar buyCar = new BiaoMeiBuyCarProxy (new BiaoMeiBuyCar());

因為委託類和代理類實現相同的介面，是基於介面而非實現編程，所以，將BiaoMeiBuyCar類對象替換為BiaoMeiBuyCarProxy類對象，不需要改動太多程式碼。

大家發現沒有，基於組合方式的靜態代理模式跟裝飾器模式很像。

是的，對於裝飾器模式來說，裝飾者和被裝飾者都實現一個介面；對代理模式來說，代理類和委託類也都實現同一個介面。不論我們使用哪一種模式，都可以很容易地在真實對象的方法前面或後面加上自定義的方法。

這裡我們先簡單看一下兩者的區別，另外一篇我們再仔細分析這兩種設計模式的區別哈。

代理模式注重的是對對象的某一功能的流程把控和輔助，它可以控制對象做某些事，重點是為了借用對象的功能完成某一流程，而非對象功能如何。

裝飾器模式注重的是對對象功能的擴展，不關心外界如何調用，只注重對對象功能加強，裝飾後還是對象本身。

但是，如果委託類並沒有定義介面，並且委託類程式碼並不是我們開發維護的（比如，它來自一個第三方的類庫），我們也沒辦法直接修改原始類，給它重新定義一個介面。在這種情況下，我們該如何實現靜態代理模式呢？

對於這種情況，我們一般採用繼承的方式。讓代理類繼承委託類，然後擴展附加功能。

 1 public class BiaoMeiBuyCar {
 2     public void buyCar() {
 3         System.out.println("交易二手車");
 4     }
 5 }
 6 •
 7 public class BiaoMeiBuyCarProxy extends BiaoMeiBuyCar {
 8     public void buyCar() {
 9         // 代理除了幫忙交易外，還替表妹辦理好前後手續
10         System.out.println("交易前手續辦理");
11         super.buyCar();   // 交易
12         System.out.println("交易後手續辦理");
13     }
14 }
15 •
16 public class Demo {
17     public static void main(String[] args) {
18         // 1、找代理對象
19         BiaoMeiBuyCar biaomeiBuyCarProxy = new BiaoMeiBuyCarProxy();
20         // 2、代理負責幫表妹搞定一切
21         biaomeiBuyCarProxy .buyCar();
22     }
23 }

你看，不管是基於組合方式還是基於繼承方式的靜態代理模式，一方面，都需要在代理類中，將原始類中的所有方法，都重新實現一遍，並且為每個方法都附加相似的程式碼邏輯。另一方面，如果要添加附加功能的類不止一個，我們就需要針對每個類都創建一個代理類。那必然會增加類的個數，增加了程式碼維護成本。而且，每個代理類中的程式碼都有點像模板式的「重複」程式碼，也增加了不必要的開發成本。

這時候，動態代理就派上用場了。

動態代理

在動態代理中，我們不再需要手動創建代理類，只需要編寫一個動態處理器就可以了。

JDK動態代理

真正的代理對象由JDK在運行時幫我們動態的創建。

第一步：創建買車介面：

1 public interface IBuyCar {
2     void buyCar() 
3 }

第二步：表妹要買車，實現買車的介面

1 public class BiaoMeiBuyCar implements IBuyCar {
2     @Override 
3     public void buyCar() {
4         System.out.println("交易二手車");
5     }
6 }

第三步：實現動態處理器

 1   import java.lang.reflect.InvocationHandler;
 2   import java.lang.reflect.Method;
 3   
 4   public class DynamicProxyHandler implements InvocationHandler {
 5       private Object object;
 6       
 7       public DynamicProxyHandler(final Object object) {
 8           this.object = object;
 9       }
10      
11      @Override 
12      public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
13          System.out.println("交易前手續辦理");
14          Object result = method.invoke(object, args);
15          System.out.println("交易後手續辦理");
16          return result;
17      }
18  }

1 public class Demo {
2      public static void main(String[] args) {
3          IBuyCar biaomeiBuyCar = new BiaoMeiBuyCar();
4          IBuyCar buyCarProxy = (IBuyCar)Proxy.newProxyInstance(IBuyCar.class.getClassLoader(), new Class[]{IBuyCar.class}, new DynamicProxyHandler(biaomeiBuyCar));
5          buyCarProxy.buyCar();
6      }
7  }

但是，JDK實現動態代理需要實現類通過介面定義業務方法，對於沒有介面的類，就需要CGLib了。

CGLIB動態代理

CGLib採用了非常底層的位元組碼技術，其原理是通過位元組碼技術為一個類創建子類，並在子類中採用方法攔截的技術，攔截所有父類方法的調用，順勢織入橫切邏輯。

但因為採用的是繼承，所以不能對fianl修飾的類進行代理。

第一步：創建CGLib代理類。

 1 package wei.proxy.impl;
 2 
 3 import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;
 4 import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;
 5 import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;
 6 
 7 import java.lang.reflect.Method;
 8 
 9 public class CglibProxy implements MethodInterceptor {
10     private Object target;
11     public Object getInstance(final Object target) {
12         this.target = target;
13         Enhancer enhancer = new Enhancer();
14         enhancer.setSuperclass(this.target.getClass());
15         enhancer.setCallback(this);
16         return enhancer.create();
17     }
18 
19     public Object intercept(Object object, Method method, Object[] args, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
20         System.out.println("交易前手續辦理");
21         Object result = methodProxy.invokeSuper(object, args);
22         System.out.println("交易後手續辦理");
23         return result;
24     }
25 }

1 public class Demo {
2     public static void main(String[] args){
3         IBuyCar biaomeiBuyCar = new BiaoMeiBuyCar();
4         CglibProxy cglibProxy = new CglibProxy();
5         BiaoMeiBuyCar buyCarCglibProxy = (BiaoMeiBuyCar) cglibProxy.getInstance(biaomeiBuyCar);
6         buyCarCglibProxy.buyCar();
7     }
8 }

代理模式的優點

1、代理模式能將代理對象與真實被調用的目標對象隔離；

2、一定程度上降低了系統的耦合度，擴展性好；

3、可以起到保護目標對象的作用；

4、可以對目標對象的功能增強；

代理模式的缺點

1、代理模式會造成系統設計中類的數量增加；

2、在客戶端與目標對象之間增加一個代理對象，會造成請求處理速度變慢；

3、增加了系統的複雜度。

代理模式的應用場景

代理模式常用在業務系統中開發一些非功能性需求，比如：監控、統計、鑒權、限流、事務、冪等、日誌。

我們將這些附加功能與業務功能解耦，放到代理類統一處理，讓程式設計師只需要關注業務方面的開發。

除此之外，代理模式還可以用在RPC、快取等應用場景，

總結

代理模式其實就是在訪問對象時，引入一定程度的間接性，因為這種間接性，可以附加多種用途。

代理就是真實對象的代表。

參考資料

//www.cnblogs.com/yanggb/p/10952843.html

極客時間專欄《設計模式之美》

//www.cnblogs.com/daniels/p/8242592.html

Tags: JAVA 代理模式設計模式