代理模式是開發(fā)中常用的一種設(shè)計(jì)模式，每一種設(shè)計(jì)模式的出現(xiàn)都會(huì)極大的解決某方面的問題，代理模式也是一樣，本文將會(huì)用通俗的語言來解釋什么是代理模式？代理模式的種類、代碼示例、每種代理模式的優(yōu)缺點(diǎn)和代理模式適用的場(chǎng)景。
代理模式是什么？
首先我們用一個(gè)小故事來描述下什么是代理模式，這會(huì)讓你更快的理解代理模式的相關(guān)角色，為后面的各種代理打下基礎(chǔ)。
假如，你是一個(gè)大明星，人氣很旺，粉絲也特別多。因?yàn)槿藲飧撸院芏嗌碳蚁胝夷愦詮V告，但是想要找你代言的人特別多，每個(gè)商家你都需要進(jìn)行商務(wù)洽談，如果聊得不錯(cuò)決定合作，后續(xù)還需要簽署很多合同文件、記錄、備案等。這么多商家找你代言，其中你只能選擇其中幾個(gè)代言，即便只選擇幾個(gè)，你也忙不過來。于是你就想了一個(gè)辦法，給自己找了一個(gè)經(jīng)紀(jì)人，給經(jīng)紀(jì)人制定標(biāo)準(zhǔn)讓他去對(duì)接各商家，經(jīng)紀(jì)人做事很認(rèn)真負(fù)責(zé)，不僅剔除了很多不良的商家還對(duì)有資格的商家做了詳細(xì)的記錄，記錄商家的代言費(fèi)、商家詳細(xì)信息、商家合同等信息。于是在商務(wù)代言這件事情上你只需要專心代言拍廣告，其他的事情交由經(jīng)紀(jì)人一并處理。
分析下整個(gè)事件，可以知道，經(jīng)紀(jì)人就是代理人，明星就是被代理人。在明星的廣告代言中，經(jīng)紀(jì)人處理的商務(wù)洽談和簽約環(huán)節(jié)相當(dāng)于代理，這就是代理模式在實(shí)際生活中的簡(jiǎn)單案例。
其實(shí)不止經(jīng)紀(jì)人和明星，生活中還有很多行為本質(zhì)就是代理模式，比如：某些大牌的飲料三級(jí)代理銷售、酒水的省市縣的代理人、三國(guó)時(shí)曹操挾天子以令諸侯等等。
說了這么多案例，都是關(guān)于代理模式的，那既然這么多人都在用代理模式，那代理模式一定解決了生活中的某些棘手的問題，那究竟是什么問題呢？
在明星和經(jīng)紀(jì)人這個(gè)案例中，因?yàn)榘汛赃@個(gè)商業(yè)行為做了細(xì)分，讓明星團(tuán)隊(duì)中每個(gè)人負(fù)責(zé)代言的一部分，使每人只需要專注于自己的事，提高每個(gè)人的專業(yè)度的同時(shí)，也提高了效率，這就叫專業(yè)，專人專事。
因?yàn)榻?jīng)紀(jì)人專注廣告代言的代理行為，商業(yè)經(jīng)驗(yàn)豐富，所以經(jīng)紀(jì)人也可以用他的專業(yè)知識(shí)為其他明星做廣告代言的代理，這就叫能力復(fù)用。
那么，如何使用代碼展示經(jīng)紀(jì)人代理明星的廣告行為呢？這其中有是如何運(yùn)用代理模式的呢？
類比上面的明星和經(jīng)紀(jì)人的例子：
假如有個(gè)明星類，我們想在調(diào)用明星類的代言方法之前做一些其他操作比如權(quán)限控制、記錄等，那么就需要一個(gè)中間層，先執(zhí)行中間層，在執(zhí)行明星類的代言方法。
那講到這里，想必又有人問，直接在明星類上加一個(gè)權(quán)限控制、記錄等方法不就行了么，為什么非要用代理呢？
這就是本文最重要的一個(gè)核心知識(shí)，程序設(shè)計(jì)中的一個(gè)原則：類的單一性原則。這個(gè)原則很簡(jiǎn)單，就是每個(gè)類的功能盡可能單一，在這個(gè)案例中讓明星類保持功能單一，就是對(duì)代理模式的通俗解釋。
那為什么要保持類的功能單一呢？
因?yàn)橹挥泄δ軉我?，這個(gè)類被改動(dòng)的可能性才會(huì)最小，其他的操作交給其他類去辦。在這個(gè)例子中，如果在明星類里加上權(quán)限控制功能，那么明星類就不再是單一的明星類了，是明星加經(jīng)紀(jì)人兩者功能的合并類。
如果我們只想用權(quán)限控制功能，使用經(jīng)紀(jì)人的功能給其他明星篩選廣告商家，如果兩者合并，就要?jiǎng)?chuàng)建這個(gè)合并類，但是我們只使用權(quán)限功能，這就導(dǎo)致功能不單一，長(zhǎng)期功能的累加會(huì)使得代碼極為混亂，難以復(fù)用。
所以類的單一性原則和功能復(fù)用在代碼設(shè)計(jì)上很重要，這也是使用代理模式的核心。
而這整個(gè)過程所涉及到的角色可以分為四類：
- 主題接口：類比代言這類行為的統(tǒng)稱，是定義代理類和真實(shí)主題的公共對(duì)外方法，也是代理類代理真實(shí)主題的方法；
- 真實(shí)主題：類比明星這個(gè)角色，是真正實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯的類；
- 代理類：類比經(jīng)紀(jì)人這個(gè)角色，是用來代理和封裝真實(shí)主題；
- Main：類比商家這個(gè)角色，是客戶端，使用代理類和主題接口完成一些工作；
在java語言的發(fā)展中，出現(xiàn)了很多種代理方式，這些代理方式可以分類為兩類：靜態(tài)代理和動(dòng)態(tài)代理，下面我們就結(jié)合代碼實(shí)例解釋下，各類代理的幾種實(shí)現(xiàn)方式，其中的優(yōu)缺點(diǎn)和適用的場(chǎng)景。
靜態(tài)代理
主題接口
package com.shuai.proxy;
public interface IDBQuery {
String request();
}
真實(shí)主題
package com.shuai.proxy.staticproxy;
import com.shuai.proxy.IDBQuery;
public class DBQuery implements IDBQuery {
public DBQuery() {
try {
Thread.sleep(1000);//假設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)連接等耗時(shí)操作
} catch (InterruptedException ex) {
ex.printStackTrace();
}
}
@Override
public String request() {
return "request string";
}
}
代理類
package com.shuai.proxy.staticproxy;
import com.shuai.proxy.IDBQuery;
public class DBQueryProxy implements IDBQuery {
private DBQuery real = null;
@Override
public String request() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("在此之前，記錄下什么東西吧.....");
//在真正需要的時(shí)候才能創(chuàng)建真實(shí)對(duì)象，創(chuàng)建過程可能很慢
if (real == null) {
real = new DBQuery();
}//在多線程環(huán)境下，這里返回一個(gè)虛假類，類似于 Future 模式
String result = real.request();
System.out.println("在此之后，記錄下什么東西吧.....");
return result;
}
}
Main客戶端
package com.shuai.proxy.staticproxy;
import com.shuai.proxy.IDBQuery;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
IDBQuery q = new DBQueryProxy(); //使用代里
q.request(); //在真正使用時(shí)才創(chuàng)建真實(shí)對(duì)象
}
}
可以看到，主題接口是IDBQuery，真實(shí)主題是DBQuery 實(shí)現(xiàn)了IDBQuery接口，代理類是DBQueryProxy，在代理類的方法里實(shí)現(xiàn)了DBQuery類，并且在代碼里寫死了代理前后的操作，這就是靜態(tài)代理的簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)，可以看到靜態(tài)代理的實(shí)現(xiàn)優(yōu)缺點(diǎn)十分明顯。
靜態(tài)代理的優(yōu)缺點(diǎn)：
優(yōu)點(diǎn)：
使得真實(shí)主題處理的業(yè)務(wù)更加純粹，不再去關(guān)注一些公共的事情，公共的業(yè)務(wù)由代理來完成，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的分工，公共業(yè)務(wù)發(fā)生擴(kuò)展時(shí)變得更加集中和方便。
缺點(diǎn)：
這種實(shí)現(xiàn)方式很直觀也很簡(jiǎn)單，但其缺點(diǎn)是代理類必須提前寫好，如果主題接口發(fā)生了變化，代理類的代碼也要隨著變化，有著高昂的維護(hù)成本。
針對(duì)靜態(tài)代理的缺點(diǎn)，是否有一種方式彌補(bǔ)？能夠不需要為每一個(gè)接口寫上一個(gè)代理方法，那就動(dòng)態(tài)代理。
動(dòng)態(tài)代理
動(dòng)態(tài)代理，在java代碼里動(dòng)態(tài)代理類使用字節(jié)碼動(dòng)態(tài)生成加載技術(shù)，在運(yùn)行時(shí)生成加載類。
生成動(dòng)態(tài)代理類的方法很多，比如：JDK 自帶的動(dòng)態(tài)處理、CGLIB、Javassist、ASM 庫(kù)。
- JDK 的動(dòng)態(tài)代理使用簡(jiǎn)單，它內(nèi)置在 JDK 中，因此不需要引入第三方 Jar 包，但相對(duì)功能比較弱。
- CGLIB 和 Javassist 都是高級(jí)的字節(jié)碼生成庫(kù)，總體性能比 JDK 自帶的動(dòng)態(tài)代理好，而且功能十分強(qiáng)大。
- ASM 是低級(jí)的字節(jié)碼生成工具，使用 ASM 已經(jīng)近乎于在使用 Java bytecode 編程，對(duì)開發(fā)人員要求最高，當(dāng)然，也是性能最好的一種動(dòng)態(tài)代理生成工具。但 ASM 的使用很繁瑣，而且性能也沒有數(shù)量級(jí)的提升，與 CGLIB 等高級(jí)字節(jié)碼生成工具相比，ASM 程序的維護(hù)性較差，如果不是在對(duì)性能有苛刻要求的場(chǎng)合，還是推薦 CGLIB 或者 Javassist。
這里介紹兩種非常常用的動(dòng)態(tài)代理技術(shù)，面試時(shí)也會(huì)常常用到的技術(shù)：JDK 自帶的動(dòng)態(tài)處理、CGLIB 兩種。
jDK動(dòng)態(tài)代理
Java提供了一個(gè)Proxy類，使用Proxy類的newInstance方法可以生成某個(gè)對(duì)象的代理對(duì)象，該方法需要三個(gè)參數(shù)：
類裝載器【一般我們使用的是被代理類的裝載器】
指定接口【指定要被代理類的接口】
代理對(duì)象的方法里干什么事【實(shí)現(xiàn)handler接口】
初次看見會(huì)有些不理解，沒關(guān)系，下面用一個(gè)實(shí)例來詳細(xì)展示JDK動(dòng)態(tài)代理的實(shí)現(xiàn)：
代理類的實(shí)現(xiàn)
package com.shuai.proxy.jdkproxy;
import com.shuai.proxy.staticproxy.DBQuery;
import com.shuai.proxy.IDBQuery;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
public class DBQueryHandler implements InvocationHandler {
private IDBQuery realQuery = null;//定義主題接口
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
//如果第一次調(diào)用，生成真實(shí)主題
if (realQuery == null) {
realQuery = new DBQuery();
}
if ("request".equalsIgnoreCase(method.getName())) {
System.out.println("調(diào)用前做點(diǎn)啥,助助興.....");
Object result = method.invoke(realQuery, args);
System.out.println("調(diào)用后做點(diǎn)啥,助助興.....");
return result;
} else {
// 如果不是調(diào)用request方法，返回真實(shí)主題完成實(shí)際的操作
return method.invoke(realQuery, args);
}
}
static IDBQuery createProxy() {
IDBQuery proxy = (IDBQuery) Proxy.newProxyInstance(
ClassLoader.getSystemClassLoader(), //當(dāng)前類的類加載器
new Class[]{IDBQuery.class}, //被代理的主題接口
new DBQueryHandler() // 代理對(duì)象，這里是當(dāng)前的對(duì)象
);
return proxy;
}
}
Main客戶端
package com.shuai.proxy.jdkproxy;
import com.shuai.proxy.IDBQuery;
public class Test {
// 客戶端測(cè)試方法
public static void main(String[] args) {
IDBQuery idbQuery = DBQueryHandler.createProxy();
idbQuery.request();
}
}
用debug的方式啟動(dòng)，可以看到方法被代理到代理類中實(shí)現(xiàn)，在代理類中執(zhí)行真實(shí)主題的方法前后可以進(jìn)行很多操作。
雖然這種方法實(shí)現(xiàn)看起來很方便，但是細(xì)心的同學(xué)應(yīng)該也已經(jīng)觀察到了，JDK動(dòng)態(tài)代理技術(shù)的實(shí)現(xiàn)是必須要一個(gè)接口才行的，所以JDK動(dòng)態(tài)代理的優(yōu)缺點(diǎn)也非常明顯：
優(yōu)點(diǎn)：
- 不需要為真實(shí)主題寫一個(gè)形式上完全一樣的封裝類，減少維護(hù)成本；
- 可以在運(yùn)行時(shí)制定代理類的執(zhí)行邏輯，提升系統(tǒng)的靈活性；
缺點(diǎn)：
- JDK動(dòng)態(tài)代理，真實(shí)主題 必須實(shí)現(xiàn)的主題接口，如果真實(shí)主題 沒有實(shí)現(xiàn)主圖接口，或者沒有主題接口，則不能生成代理對(duì)象。
由于必須要有接口才能使用JDK的動(dòng)態(tài)代理，那是否有一種方式可以沒有接口只有真實(shí)主題實(shí)現(xiàn)類也可以使用動(dòng)態(tài)代理呢？這就是第二種動(dòng)態(tài)代理：CGLIB；
CGLIB動(dòng)態(tài)代理
使用 CGLIB 生成動(dòng)態(tài)代理，首先需要生成 Enhancer 類實(shí)例，并指定用于處理代理業(yè)務(wù)的回調(diào)類。在 Enhancer.create() 方法中，會(huì)使用 DefaultGeneratorStrategy.Generate() 方法生成動(dòng)態(tài)代理類的字節(jié)碼，并保存在 byte 數(shù)組中。接著使用 ReflectUtils.defineClass() 方法，通過反射，調(diào)用 ClassLoader.defineClass() 方法，將字節(jié)碼裝載到 ClassLoader 中，完成類的加載。最后使用 ReflectUtils.newInstance() 方法，通過反射，生成動(dòng)態(tài)類的實(shí)例，并返回該實(shí)例?；玖鞒淌歉鶕?jù)指定的回調(diào)類生成 Class 字節(jié)碼—通過 defineClass() 將字節(jié)碼定義為類—使用反射機(jī)制生成該類的實(shí)例。
真實(shí)主題
package com.shuai.proxy.cglibproxy;
class BookImpl {
void addBook() {
System.out.println("增加圖書的普通方法...");
}
}
代理類
package com.shuai.proxy.cglibproxy;
import org.springframework.cglib.proxy.Enhancer;
import org.springframework.cglib.proxy.MethodInterceptor;
import org.springframework.cglib.proxy.MethodProxy;
import java.lang.reflect.Method;
public class BookImplProxyLib implements MethodInterceptor {
/**
* 創(chuàng)建代理對(duì)象
*
* @return
*/
Object getBookProxyImplInstance() {
Enhancer enhancer = new Enhancer();
enhancer.setSuperclass(BookImpl.class);
// 回調(diào)方法
enhancer.setCallback(this);
// 創(chuàng)建代理對(duì)象
return enhancer.create();
}
// 回調(diào)方法
@Override
public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {
System.out.println("開始...");
proxy.invokeSuper(obj, args);
System.out.println("結(jié)束...");
return null;
}
}
Main客戶端
package com.shuai.proxy.cglibproxy;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
BookImplProxyLib cglib = new BookImplProxyLib();
BookImpl bookCglib = (BookImpl) cglib.getBookProxyImplInstance();
bookCglib.addBook();
}
}
CGLIB的優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：
CGLIB通過繼承的方式進(jìn)行代理、無論目標(biāo)對(duì)象沒有沒實(shí)現(xiàn)接口都可以代理，彌補(bǔ)了JDK動(dòng)態(tài)代理的缺陷。
缺點(diǎn)：
- CGLib創(chuàng)建的動(dòng)態(tài)代理對(duì)象性能比JDK創(chuàng)建的動(dòng)態(tài)代理對(duì)象的性能高不少，但是CGLib在創(chuàng)建代理對(duì)象時(shí)所花費(fèi)的時(shí)間卻比JDK多得多，所以對(duì)于單例的對(duì)象，因?yàn)闊o需頻繁創(chuàng)建對(duì)象，用CGLib合適，反之，使用JDK方式要更為合適一些。
- 由于CGLib由于是采用動(dòng)態(tài)創(chuàng)建子類的方法，對(duì)于final方法，無法進(jìn)行代理。
代理模式的應(yīng)用場(chǎng)合
代理模式有多種應(yīng)用場(chǎng)合，如下所述：
- 遠(yuǎn)程代理，也就是為一個(gè)對(duì)象在不同的地址空間提供局部代表，這樣可以隱藏一個(gè)對(duì)象存在于不同地址空間的事實(shí)。比如說 WebService，當(dāng)我們?cè)趹?yīng)用程序的項(xiàng)目中加入一個(gè) Web 引用，引用一個(gè) WebService，此時(shí)會(huì)在項(xiàng)目中聲稱一個(gè) WebReference 的文件夾和一些文件，這個(gè)就是起代理作用的，這樣可以讓那個(gè)客戶端程序調(diào)用代理解決遠(yuǎn)程訪問的問題；
- 虛擬代理，是根據(jù)需要?jiǎng)?chuàng)建開銷很大的對(duì)象，通過它來存放實(shí)例化需要很長(zhǎng)時(shí)間的真實(shí)對(duì)象。這樣就可以達(dá)到性能的最優(yōu)化，比如打開一個(gè)網(wǎng)頁，這個(gè)網(wǎng)頁里面包含了大量的文字和圖片，但我們可以很快看到文字，但是圖片卻是一張一張地下載后才能看到，那些未打開的圖片框，就是通過虛擬代里來替換了真實(shí)的圖片，此時(shí)代理存儲(chǔ)了真實(shí)圖片的路徑和尺寸；
- 安全代理，用來控制真實(shí)對(duì)象訪問時(shí)的權(quán)限。一般用于對(duì)象應(yīng)該有不同的訪問權(quán)限的時(shí)候；
- 指針引用，是指當(dāng)調(diào)用真實(shí)的對(duì)象時(shí)，代理處理另外一些事。比如計(jì)算真實(shí)對(duì)象的引用次數(shù)，這樣當(dāng)該對(duì)象沒有引用時(shí)，可以自動(dòng)釋放它，或當(dāng)?shù)谝淮我靡粋€(gè)持久對(duì)象時(shí)，將它裝入內(nèi)存，或是在訪問一個(gè)實(shí)際對(duì)象前，檢查是否已經(jīng)釋放它，以確保其他對(duì)象不能改變它。這些都是通過代理在訪問一個(gè)對(duì)象時(shí)附加一些內(nèi)務(wù)處理；
- 延遲加載，用代理模式實(shí)現(xiàn)延遲加載的一個(gè)經(jīng)典應(yīng)用就在 Hibernate 框架里面。當(dāng) Hibernate 加載實(shí)體 bean 時(shí)，并不會(huì)一次性將數(shù)據(jù)庫(kù)所有的數(shù)據(jù)都裝載。默認(rèn)情況下，它會(huì)采取延遲加載的機(jī)制，以提高系統(tǒng)的性能。Hibernate 中的延遲加載主要分為屬性的延遲加載和關(guān)聯(lián)表的延時(shí)加載兩類。實(shí)現(xiàn)原理是使用代理攔截原有的 getter 方法，在真正使用對(duì)象數(shù)據(jù)時(shí)才去數(shù)據(jù)庫(kù)或者其他第三方組件加載實(shí)際的數(shù)據(jù)，從而提升系統(tǒng)性能。
參考：
代理模式原理及實(shí)例講解
為什么使用代理模式
歡迎關(guān)注公眾號(hào)：java之旅
