gof23设计模式之代理模型

news2024/10/1 9:39:31

1. 代理模式

1.1. 概述

由于某些原因需要给某对象提供一个代理以控制对该对象的访问。这时，访问对象不适合或者不能直接引用目标对象，代理对象作为访问对象和目标对象之间的中介。
Java中的代理按照代理类生成时机不同又分为静态代理和动态代理。静态代理类在编译期就生成，而动态代理代理类则是在Java运行时态生成。动态代理有分有JDK代理和CGlib代理两种。

1.2.结构

代理（proxy）模式分为三种角色：

  • 抽象主题（Subject）类：通过接口或抽象声明真实主题和代理对象实现的业务方法。
  • 真实主题（Real Subject）类：实现了抽象主题中的具体业务，是代理对象所代表的真实对象，是最终要引用的对象。
  • 代理（Proxy）类：提供了与真实主题相同的接口，其内部含有对真实主题的引用，它可以访问、控制或扩展真是主题的功能。

2.静态代理（火车站卖票）

如果要买火车票的话，需要去火车站买票，坐车到火车站、排队等一系列的操作，显然比较麻烦。而火车站在多个地方都有代售点，我们去代售点买票方便多了。火车站是目标对象，代售点是代理对象。
在这里插入图片描述

/**
 * @author 晓风残月Lx
 * @date 2023/6/30 19:42
 *      卖火车票的接口
 */
public interface SellTickets {

    void sell();
}


/**
 * @author 晓风残月Lx
 * @date 2023/6/30 19:
 *      火车站类
 */
public class TrainStation implements SellTickets {
    @Override
    public void sell() {
        System.out.println("火车站卖票");
    }
}


/**
 * @author 晓风残月Lx
 * @date 2023/6/30 19:44
 *      代售点类
 */
public class ProxyPoint implements SellTickets {

    // 生命火车站类对象
    private TrainStation trainStation = new TrainStation();

    @Override
    public void sell() {
        System.out.println("代售点收取一些服务费用");
        trainStation.sell();
    }
}

/**
 * @author 晓风残月Lx
 * @date 2023/6/30 19:46
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建代售点对象
        ProxyPoint proxyPoint = new ProxyPoint();
        // 调用方法进行买票
        proxyPoint.sell();
    }
}

在这里插入图片描述

3.JDK动态代理

Java提供了一个动态代理类Proxy，Proxy并不是我们上述所说的代理对象的类，而是提供了一个创建代理对象的静态方法(newProxyInstance方法)来获取代理对象。

/**
 * @author 晓风残月Lx
 * @date 2023/6/30 19:42
 *      卖火车票的接口
 */
public interface SellTickets {

    void sell();
}




/**
 * @author 晓风残月Lx
 * @date 2023/6/30 19:
 *      火车站类
 */
public class TrainStation implements SellTickets {
    @Override
    public void sell() {
        System.out.println("火车站卖票");
    }
}



import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;

/**
 * @author 晓风残月Lx
 * @date 2023/6/30 19:49
 *      获取代理对象的工厂类
 *          代理类也实现了对应的接口
 */
public class ProxyFactory {

    // 声明目标对象
    private TrainStation station = new TrainStation();

    // 获取代理对象的方法
    public SellTickets getProxyObject() {
        // 返回代理对象即可
        /*
           ClassLoader loader  类加载器，用于加载代理类，可以通过目标对象获取类加载器
           Class<?>[] interfaces   代理类实现的接口的字节码对象
           InvocationHandler h  代理对象的调用处理程序
         */
        SellTickets proxyObject = (SellTickets)Proxy.newProxyInstance(
                station.getClass().getClassLoader(),
                station.getClass().getInterfaces(),
                new InvocationHandler() {
                    /*
                        Object proxy  代理对象，和proxyObject对象是同一个对象，在invoke方法中基本不用
                        Method method  对接口中的方法进行封装的method对象
                        Object[] args   调用方法的实际参数

                        返回值：   方法的返回值
                     */
                    @Override
                    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
                        //System.out.println("invoke方法执行了");
                        System.out.println("代售点收取一定的服务费用（JDK动态代理）");

                        // 执行目标对象的方法
                        Object obj = method.invoke(station, args);
                        return obj;
                    }
                });
        return proxyObject;
    }

}



/**
 * @author 晓风残月Lx
 * @date 2023/6/30 19:55
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 获取代理对象
        // 1.常见代理工厂对象
        ProxyFactory proxyFactory = new ProxyFactory();
        // 2.使用factory对象的方法获取代理对象
        SellTickets proxyObject = proxyFactory.getProxyObject();
        // 调用卖的方法
        proxyObject.sell();

        System.out.println(proxyObject.getClass());

        // 让程序一直运行
        while (true) {

        }
    }
}

ProxyFactory不是代理模式中所说的代理类，而代理类程序在运行过程中动态的在内存中生成的类。

获得字节码的方法
在VM option中添加 -Dsun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles=true
在这里插入图片描述
在根目录生成
在这里插入图片描述

//
// Source code recreated from a .class file by IntelliJ IDEA
// (powered by FernFlower decompiler)
//

package com.sun.proxy;

import com.xfcy.proxy.jdk_proxy.SellTickets;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
import java.lang.reflect.UndeclaredThrowableException;

public final class $Proxy0 extends Proxy implements SellTickets {
    private static Method m1;
    private static Method m2;
    private static Method m3;
    private static Method m0;

    public $Proxy0(InvocationHandler var1) throws  {
        super(var1);
    }

    public final boolean equals(Object var1) throws  {
        try {
            return (Boolean)super.h.invoke(this, m1, new Object[]{var1});
        } catch (RuntimeException | Error var3) {
            throw var3;
        } catch (Throwable var4) {
            throw new UndeclaredThrowableException(var4);
        }
    }

    public final String toString() throws  {
        try {
            return (String)super.h.invoke(this, m2, (Object[])null);
        } catch (RuntimeException | Error var2) {
            throw var2;
        } catch (Throwable var3) {
            throw new UndeclaredThrowableException(var3);
        }
    }

    public final void sell() throws  {
        try {
            super.h.invoke(this, m3, (Object[])null);
        } catch (RuntimeException | Error var2) {
            throw var2;
        } catch (Throwable var3) {
            throw new UndeclaredThrowableException(var3);
        }
    }

    public final int hashCode() throws  {
        try {
            return (Integer)super.h.invoke(this, m0, (Object[])null);
        } catch (RuntimeException | Error var2) {
            throw var2;
        } catch (Throwable var3) {
            throw new UndeclaredThrowableException(var3);
        }
    }

    static {
        try {
            m1 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("equals", Class.forName("java.lang.Object"));
            m2 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("toString");
            m3 = Class.forName("com.xfcy.proxy.jdk_proxy.SellTickets").getMethod("sell");
            m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode");
        } catch (NoSuchMethodException var2) {
            throw new NoSuchMethodError(var2.getMessage());
        } catch (ClassNotFoundException var3) {
            throw new NoClassDefFoundError(var3.getMessage());
        }
    }
}
  • 从这个代理类（$Proxy）实现了SellTicks。这也就印证了我们之前说的是真实类和代理类实现同样的接口。
  • 代理类（$Proxy0）将提供了匿名的内部类对象传递给了父类

动态代理的执行流程是什么样？

  • 在测试类中通过代理对象调用sell()方法
  • 根据多态的特性，执行的是代理类($Proxy0)中的sell()方法
  • 代理类（$Proxy0）中的sell()方法中又调用了InvocationHandler接口的子实现类对象的invoke方法
  • invoke方法通过反射执行了真实对象所属类（TrainStation）中的sell()方法

4.CGLIB动态代理

如果没有定义SellTickets接口，只定义了TrainStation(火车站类)。很显然JDK代理是无法使用
了，因为JDK动态代理要求必须定义接口，对接口进行代理。
CGLIB是一个功能强大，高性能的代码生成包。它为没有实现接口的类提供代理，为JDK的动态代理提
供了很好的补充。

引入jar包坐标：

<!--        CGLIB动态代理 -->
        <dependency>
            <groupId>cglib</groupId>
            <artifactId>cglib</artifactId>
            <version>3.2.12</version>
        </dependency>


/**
 * @author 晓风残月Lx
 * @date 2023/6/30 19:
 *      火车站类
 */
public class TrainStation {

    public void sell() {
        System.out.println("火车站卖票");
    }
}

import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;
import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;
import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;

import java.lang.reflect.Method;

/**
 * @author 晓风残月Lx
 * @date 2023/6/30 20:50
 *      代理对象工厂  用来获取代理对象
 */
public class ProxyFactory implements MethodInterceptor {

    // 声明火车站对象
    private TrainStation station = new TrainStation();

    public TrainStation getProxyObject() {
        // 创建Enhancer对象，类似于JDK代理中的Proxy类
        Enhancer enhancer = new Enhancer();
        // 设置父类的字节码对象
        enhancer.setSuperclass(TrainStation.class);
        // 设置回调函数
        enhancer.setCallback(this);
        // 创建代理对象
        TrainStation proxyObject = (TrainStation)enhancer.create();
        return proxyObject;
    }


    @Override
    public Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
        System.out.println("代售点收取一定的服务费用（CGLIB代理）");
        // 调用目标对象的方法
        Object obj = method.invoke(station, objects);
        return obj;
    }
}

/**
 * @author 晓风残月Lx
 * @date 2023/6/30 20:55
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建代理工厂对象
        ProxyFactory factory = new ProxyFactory();
        // 获取代理对象
        TrainStation proxyObject = factory.getProxyObject();
        // 调用代理对象中的sell方法卖票
        proxyObject.sell();

    }
}

5.三种代理的对比

  • jdk代理和CGLIB代理
    使用CGLib实现动态代理，CGLib底层采用ASM字节码生成框架，使用字节码技术生成代理类，在
    JDK1.6之前比使用Java反射效率要高。唯一需要注意的是，CGLib不能对声明为final的类或者
    方法进行代理，因为CGLib原理是动态生成被代理类的子类。
    在JDK1.6、JDK1.7、JDK1.8逐步对JDK动态代理优化之后，在调用次数较少的情况下，JDK代
    理效率高于CGLib代理效率，只有当进行大量调用的时候，JDK1.6和JDK1.7比CGLib代理效率
    低一点，但是到JDK1.8的时候，JDK代理效率高于CGLib代理。所以如果有接口使用JDK动态代
    理，如果没有接口使用CGLIB代理。
  • 动态代理和静态代理
    动态代理与静态代理相比较，最大的好处是接口中声明的所有方法都被转移到调用处理器一个集中
    的方法中处理（InvocationHandler.invoke）。这样，在接口方法数量比较多的时候，我们
    可以进行灵活处理，而不需要像静态代理那样每一个方法进行中转。
    如果接口增加一个方法，静态代理模式除了所有实现类需要实现这个方法外，所有代理类也需要实
    现此方法。增加了代码维护的复杂度。而动态代理不会出现该问题

6.优缺点

优点：

  • 代理模式在客户端与目标对象之间起到一个中介作用和保护目标对象的作用；
  • 代理对象可以扩展目标对象的功能
  • 代理模式能将客户端与目标对象分离，在一定程度上降低了系统的耦合度

缺点：

  • 增加了系统的复杂度

7.使用场景

  • 远程(Remote) 代理
    本地服务通过网络请求远程服务。为了实现本地到远程的通信，我们需要实现网络通信，处理器中可能的异常。为良好的代码设计和可维护性，我们将网络通信部分隐藏起来，只暴露给本地服务的一个接口，通过该接口即可访问远程服务提供的功能，而不必过多关心通信部分的细节。
  • 防火墙(Firewall)代理
    当你将浏览器配置成使用代理功能时，防火墙就将你的浏览器的请求转给互联网；当互联网返回响应时，代理服务器再给它转给你的浏览器
  • 保护(Protect or Access) 代理
    控制对一个对象的访问，如果需要，可以给不同的用户提供不同级别的使用权限

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