代理模式详解与应用

news2025/1/11 17:53:56

代理模式（Proxy Pattern），也称为委托模式或 surrogate 模式，是一种结构型设计模式。它为其他对象提供一个代理以控制对这个对象的访问。通过引入代理对象，可以在不改变原始对象接口的前提下，添加额外的功能，如权限检查、延迟加载、日志记录等。代理模式使得客户端可以通过代理间接地操作目标对象，从而实现更灵活和安全的对象交互。

代理模式的特点

增强功能：可以在不修改原始对象的情况下为其添加新的行为，例如远程调用、缓存支持、事务管理等。
控制访问：可以限制或扩展对目标对象的操作权限，确保只有授权的客户端才能执行特定的方法。
延迟初始化：对于资源密集型的对象，可以通过代理模式实现懒加载，即在第一次使用时才创建实际对象。
透明性：对于客户端来说，代理和真实主题之间的区别是透明的，它们都实现了相同的接口。

代理模式的分类

根据代理的目的和实现方式，代理模式可以分为以下几种类型：

远程代理（Remote Proxy）：为一个位于不同地址空间的对象提供局部代表，用于跨越网络边界进行通信。
虚拟代理（Virtual Proxy）：根据需要创建开销大的对象，通常用于实现延迟加载。
保护代理（Protection Proxy）：控制对原始对象的访问权限，允许不同的用户有不同的访问级别。
智能引用（Smart Reference）：除了简单的代理功能外，还可以添加额外的行为，比如计数对象的引用次数、监视对象的访问等。

代理模式的组成

Subject（抽象主题接口）：定义了真实主题和代理类共同的接口，确保两者可以被一致地对待。
RealSubject（真实主题）：实现了Subject接口的具体类，负责完成业务逻辑。
Proxy（代理类）：同样实现了Subject接口，内部持有一个指向RealSubject的引用，并在其基础上添加了额外的功能。

代理模式的实现

我们将通过一个简单的例子来演示代理模式的应用：假设我们有一个在线书店系统，其中包含了一个图书库存查询服务。为了提高性能并减少数据库压力，我们可以使用代理模式来实现缓存机制，即当用户请求查看某本书的信息时，先从缓存中查找，如果不存在则去数据库中查询并将结果存入缓存。

示例代码

// 抽象主题接口 - BookService
interface BookService {
    String findBookInfo(String isbn);
}

// 真实主题 - RealBookService
class RealBookService implements BookService {
    @Override
    public String findBookInfo(String isbn) {
        // Simulate database query delay
        try {
            Thread.sleep(1000); // Sleep for a second to simulate DB access time
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return "Book Info from Database: ISBN=" + isbn;
    }
}

// 代理类 - CachedBookService
class CachedBookService implements BookService {
    private final Map<String, String> cache = new HashMap<>();
    private final RealBookService realBookService;

    public CachedBookService() {
        this.realBookService = new RealBookService();
    }

    @Override
    public String findBookInfo(String isbn) {
        if (!cache.containsKey(isbn)) {
            System.out.println("Cache miss, querying database...");
            String bookInfo = realBookService.findBookInfo(isbn);
            cache.put(isbn, bookInfo);
        } else {
            System.out.println("Cache hit!");
        }
        return cache.get(isbn);
    }
}

使用示例

public class ProxyPatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        BookService bookService = new CachedBookService();

        // 第一次查询会命中数据库
        System.out.println(bookService.findBookInfo("978-3-16-148410-0"));

        // 第二次查询会命中缓存
        System.out.println(bookService.findBookInfo("978-3-16-148410-0"));
    }
}