我所知道设计模式之代理模式

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前言介绍


接下里介绍的是Java 的设计模式之一:代理模式

一、什么是代理模式


代理模式:为一个对象提供一个替身,以控制对这个对象的访问

即通过代理对象访问目标对象.这样做的好处是:可以在目标对象实现的基础上,增强额外的功能操作,即扩展目标对象的功能

被代理的对象可以是远程对象、创建开销大的对象或需要安全控制的对象

代理模式有不同的形式主要有三种

  • 静态代理
  • 动态代理 (JDK 代理、接口代理)
  • Cglib 代理

可以在内存动态的创建对象,而不需要实现接口,他是属于动态代理的范畴

image.png

二、静态代理


静态代理在使用时需要定义接口或者父类

被代理对象(即目标对象)与代理对象一起实现相同的接口或者是继承相同父类

应用示例讲解

image.png

定义一个接口:ITeacherDao

目标对象 TeacherDAO 实现接口 ITeacherDAO

使用静态代理方式就需要在代理对象 TeacherDAOProxy 中也实现 ITeacherDAO

调用的时候通过调用代理对象的方法来调用目标对象.

特别提醒:代理对象与目标对象要实现相同的接口,然后通过调用相同的方法来调用目标对象的方法

诶,什么意思?我怎么没懂。

不急我们创建代码来体会体会这个关系,首先根据思路创建一个接口

//接口
interface ITeacherDao {
    void teach(); // 授课的方法
}

接下来我们有一个对象实现这个接口,进行具体的授课

class TeacherDao implements ITeacherDao {

    @Override
    public void teach() {
        System.out.println(" 老师授课中    。。。。。");
    }
}

我们不直接调用,而是通过代理调用这个老师的方法,创建一个代理

//代理对象,静态代理
class TeacherDaoProxy implements ITeacherDao {
    
    // 目标对象,通过接口来聚合
    private ITeacherDao target; 

    //构造器
    public TeacherDaoProxy(ITeacherDao target) {
        this.target = target;
    }

    @Override
    public void teach() {
        System.out.println("开始代理    完成某些操作。。。。。 ");//方法
        target.teach();
    }
}

接下来让我们使用demo 体会一下静态代理的使用方式

public static void main(String[] args) {
    // TODO Auto-generated method stub
    //创建目标对象(被代理对象)
    TeacherDao teacherDao = new TeacherDao();

    //创建代理对象, 同时将被代理对象传递给代理对象
    TeacherDaoProxy teacherDaoProxy = new TeacherDaoProxy(teacherDao);

    //通过代理对象,调用到被代理对象的方法
    //即:执行的是代理对象的方法,代理对象再去调用目标对象的方法
    teacherDaoProxy.teach();
}

运行结果如下:
开始代理    完成某些操作。。。。。 
老师授课中    。。。。。

看起来是使用代理对象的方法,但本质上还是使用目标对象的方法

静态代理优缺点

优点:在不修改目标对象的功能前提下, 能通过代理对象对目标功能扩展

缺点:因为代理对象需要与目标对象实现一样的接口,所以会有很多代理类

一旦接口增加方法,目标对象与代理对象都要维护

三、动态代理


代理对象,不需要实现接口,但是目标对象要实现接口,否则不能用动态代理

代理对象的生成,是利用 JDK 的 API,动态的在内存中构建代理对象

动态代理也叫做:JDK 代理、接口代理

JDK 中生成代理对象的 API

代理类所在包:java.lang.reflect.Proxy

JDK 实现代理只需要使用 newProxyInstance 方法,但是该方法需要接收三个参数,完整的写法是:

static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces,InvocationHandler h ){}

动态代理应用案例

我们将将前面的静态代理改进成动态代理模式(即:JDK 代理模式)

image.png

接下来我们就根据思路创建授课接口:ITeacherDao

//接口
interface ITeacherDao {
    void teach(); // 授课的方法
}

接下来我们有一个对象实现这个接口,进行具体的授课

class TeacherDao implements ITeacherDao {

    @Override
    public void teach() {
        System.out.println(" 老师授课中    。。。。。");
    }
}

我们通过API传入目标对象,返回代理对象调用这个老师的方法

class ProxyFactory {

    //维护一个目标对象 , Object
    private Object target;

    //构造器 对 target  进行初始化
    public ProxyFactory(Object target) {
        this.target = target;
    }

    //给目标对象  生成一个代理对象
    public Object getProxyInstance() {
        //说明
        /*
         * public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,Class<?>[] interfaces, InvocationHandler h)
         * //1. ClassLoader loader : 指定当前目标对象使用的类加载器, 获取加载器的方法固定
         * //2. Class<?>[] interfaces:  目标对象实现的接口类型,使用泛型方法确认类型
         * //3. InvocationHandler h : 事情处理,执行目标对象的方法时,会触发事情处理器方法, 会把当前执行的目标对象方法作为参数传入
         */
        return Proxy.newProxyInstance(target.getClass().getClassLoader(), target.getClass().getInterfaces(),new InvocationHandler() {
            @Override
            public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
                System.out.println("JDK 代理开始~~");
                //反射机制调用目标对象的方法
                Object returnVal = method.invoke(target, args);
                System.out.println("JDK 代理提交");
                return returnVal;
            }
        });
    }
}

接下来让我们使用demo 体会一下动态代理的使用方式

public static void main(String[] args) {
    //创建目标对象
    ITeacherDao target = new TeacherDao();

    //给目标对象,创建代理对象, 可以转成 ITeacherDao
    ITeacherDao proxyInstance = (ITeacherDao)new ProxyFactory(target).getProxyInstance();

    // proxyInstance=class com.sun.proxy.$Proxy0 内存中动态生成了代理对象
    System.out.println("proxyInstance=" + proxyInstance.getClass());

    //通过代理对象,调用目标对象的方法
    proxyInstance.teach();
}

运行结果如下:
proxyInstance=class com.bdqn.it.algorithm.$Proxy0
JDK 代理开始~~
老师授课中    。。。。。
JDK 代理提交

四、Cglib 代理


静态代理和 JDK 代理模式都要求目标对象是实现一个接口

但是有时候目标对象只是一个单独的对象,并没有实现任何的接口

这个时候可使用目标对象子类来实现代理这就是 Cglib 代理

它是在内存中构建一个子类对象从而实现对目标对象功能扩展, 有些书也将Cglib 代理归属到动态代理

它一个强大的高性能的代码生成包,它可以在运行期扩展 java 类与实现 java 接口

它广泛的被许多 AOP 的框架使用,例如 Spring AOP,实现方法拦截

它是通过底层使用字节码处理框架 ASM 来转换字节码并生成新的类

在 AOP 编程中如何选择代理模式:

  • 目标对象需要实现接口,用 JDK 代理
  • 目标对象不需要实现接口,用 Cglib 代理

Cglib 代理模式实现步骤

  • asm,jar
  • asm-commons.jar
  • asm-treejar
  • cglib-2.2.jar

需要引入以上cglib 的jar文件

Cgib 代理模式注意细节

在内存中动态构建子类,注意被代理的类不能为 final,否则报错java.lang.IllegalArgumentException:

目标对象的方法如果为 final/static,那么就不会被拦截与不会执行目标对象的业务方法

Cgib 代理应用示例

image.png

接下来根据我们的思路,创建一个类它无需实现接口

class TeacherDao{

    public void teach() {
        System.out.println("老师授课中。。。。 我是Cglib 代理,不需要实现接口");
    }
}

我们再创建一个类实现方法拦截器,进行与被代理类的连接聚合

import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;
import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;
class ProxyFactory implements  MethodInterceptor{

    //维护一个目标对象
    private Object target;

    //构造器,传入一个被代理的对象
    public ProxyFactory(Object target) {
        this.target = target;
    }

    //返回一个代理对象:    是 target 对象的代理对象
    public Object getProxyInstance() {
        //1. 创建一个工具类
        Enhancer enhancer = new Enhancer();
        //2. 设置父类
        enhancer.setSuperclass(target.getClass());
        //3. 设置回调函数
        enhancer.setCallback(this);
        //4. 创建子类对象,即代理对象
        return enhancer.create();
    }

    //重写    intercept 方法,会调用目标对象的方法
    @Override
    public Object intercept(Object arg0, Method method, Object[] args, MethodProxy arg3) throws Throwable {
        System.out.println("Cglib 代理模式 ~~ 开始"); 
        Object returnVal = method.invoke(target, args);
        System.out.println("Cglib 代理模式 ~~ 提交");
        return returnVal;
    }    
}

接下来让我们使用demo 体会一下Cglib代理的使用方式

public static void main(String[] args) {
    //创建目标对象
    TeacherDao target = new TeacherDao();
    //获取到代理对象,并且将目标对象传递给代理对象
    TeacherDao proxyInstance = (TeacherDao)new ProxyFactory(target).getProxyInstance();
    //执行代理对象的方法,触发 intecept  方法,从而实现 对目标对象的调用
    String res = proxyInstance.teach();
    System.out.println("res=" + res);
}

运行结果如下:
Cglib 代理开始~~
老师授课中    。。。。 我是Cglib 代理,不需要实现接口
Cglib 代理提交

五、常见代理的变体


防火墙代理

内网通过代理穿透防火墙,实现对公网的访问

缓存代理

比如:当请求图片文件等资源时,先到缓存代理取,如果取到资源则 ok,如果取不到资源,再到公网或者数据库取,然后缓存

远程代理

远程对象的本地代表,通过它可以把远程对象当本地对象来调用

远程代理通过网络和真正的远程对象沟通信息。

同步代理

主要使用在多线程编程中,完成多线程间同步工作

参考资料


尚硅谷:设计模式(韩顺平老师):适配器模式

Refactoring.Guru:《深入设计模式》

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