代理模式(Proxy)

代理模式基本介绍

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。

代理模式主要有三种不同形式:

  • 静态代理
  • 动态代理(JDK代理、接口代理)
  • Cglib代理(可以在内存动态创建对象,而不需要实现接口,属于动态代理)

静态代理

静态代理在使用的时候,需要定义接口或者父类,被代理的对象(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的父类。
代理对象与目标对象实现相同的接口,然后通过调用相同的方法来调用目标对象的方法。

代码实例

UML类图:

代理模式(Proxy)_第1张图片

public interface ITeacherDao {
    public void teach();
}

教师类:

public class TeacherDao implements ITeacherDao {
    @Override
    public void teach() {
        System.out.println("老师在授课");
    }
}

代理类:

public class TeacherDaoProxy implements ITeacherDao {
    private ITeacherDao target; // 目标对象

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

    @Override
    public void teach() {
        System.out.println("代理开始");
        target.teach();
        System.out.println("代理结束");
    }
}

客户端想要调用教师类的时候,要调用代理类:

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        TeacherDao teacherDao = new TeacherDao();
        TeacherDaoProxy teacherDaoProxy = new TeacherDaoProxy(teacherDao);
        teacherDaoProxy.teach();
    }
}

运行结果:
代理模式(Proxy)_第2张图片

静态代理的优缺点:

  • 优点:在不修改目标对象功能的前提下,能通过代理对象对目标对象功能进行扩展
  • 缺点:
    • 因为代理对象需要与目标对象实现同样的接口,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

动态代理

JDK动态代理

基本介绍:
  1. JDK动态代理基于接口,代理对象不需要实现接口,但目标对象必须实现一个接口,否则则可以使用Cglib代理
  2. 代理对象的生成是利用JDK的API,动态在内存中构建代理对象
  3. 动态代理也叫做:JDK代理、接口代理
  4. JDK动态代理基于java的反射技术,所以代理类所在的包在:java.lang.reflect.Proxy
代码示例

仍然使用ITeacherDao接口:

public interface ITeacherDao {
    public void teach();
}

创建目标对象:

public class TeacherDao implements ITeacherDao {
    @Override
    public void teach() {
        System.out.println("老师在授课");
    }
}

创建代理对象工厂:

public class ProxyFactory {
    private Object target;

    public ProxyFactory(Object target) {
        this.target = target;
    }

    public Object getProxyInstance() {
        return Proxy.newProxyInstance(target.getClass().getClassLoader(),
                target.getClass().getInterfaces(),
                (proxy, method, args) -> {
                    System.out.println("代理开始");
                    // 反射调用目标对象方法
                    Object invoke = method.invoke(target, args);
                    System.out.println("代理结束");
                    return invoke;
                });
    }
}

这里的public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,Class[] interfaces,InvocationHandler h)方法参数含义如下:
ClassLoader loader:指定当前使用对象的类加载器,获得加载器的方法固定
Class[] interfaces:目标对象实现接口类型,使用泛型方法确认类型
InvocationHandler h:事件处理,执行目标对象的方法时,会触发事件处理器方法,会把当前执行的目标对象方法作为参数传入

在Client中获取代理对象,调用teach方法:

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        TeacherDao target = new TeacherDao();
        // 获取代理对象
        ITeacherDao proxyInstance = (ITeacherDao) new ProxyFactory(target).getProxyInstance();
        proxyInstance.teach();
    }
}

运行结果:
代理模式(Proxy)_第3张图片

补充

当我们把代码改成如下:

import java.lang.reflect.*;

interface ITeacher {
    void teach();
}

class Teacher implements ITeacher {
    @Override
    public void teach() {
        System.out.println("教学");
    }
}

public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        ITeacher teacherProxy = (ITeacher) Proxy.newProxyInstance(
                Teacher.class.getClassLoader(),
                new Class[]{ITeacher.class},
                (proxy, method, args1) -> {
                    System.out.println("备课");
                    Object res = method.invoke(proxy, args1);
                    System.out.println("批改作业");
                    return res;
                });
        teacherProxy.teach();
    }
}

运行代码,会发生栈溢出以及下面的异常:

异常
原因在于InvocationHandler接口中的proxy对象为代理对象,使用代理对象调用方法之后会一直递归调用,将proxy对象改为被代理的对象即可。

代理模式(Proxy)_第4张图片

Cglib动态代理

基本介绍
  1. 静态代理和JDK代理模式都要求目标对象是一个实现的接口,但是有时候目标对象只是一个单独的对象,并没有实现任何接口,这个时候可以使用目标对象子类来实现代理,这就是Cglib代理
  2. Cglib代理也叫做子类代理,他是在内存中构建一个子类对象从而实现对目标对象的扩展,有些书也将Cglib代理归属于动态代理
  3. Cglib是一个高性能的代码生成包,他可以在运行期扩展java类与实现java接口,它广泛的被许多AOP框架使用。例如Spring AOP,实现方法拦截
  4. 在AOP编程中入如何选用代理模式
    • 目标对象需要实现接口:使用JDK代理
    • 目标对象不需要实现接口:Cglib代理
  5. Cglib包的底层是通过使用字节码处理框架ASM来转换字节码并生成新的类
使用Cglib的时候需要注意的事项
  1. 代理的类不能为final,否则报错java.lang.IllegalArgumentException
  2. 目标对象的方法如果为final/static,那么就不会被拦截,即不会执行目标对象额外的业务方法
  3. 需要导入下面依赖
 <dependency>
     <groupId>cglibgroupId>
     <artifactId>cglibartifactId>
     <version>3.3.0version>
 dependency>
代码示例

依然使用前面的Teacher类,但现在不需要使用ITeacher接口

public class TeacherDao {
    public void teach() {
        System.out.println("老师在授课");
    }
}

代理对象工厂:

public class ProxyFactory implements MethodInterceptor {
    private Object target;

    public ProxyFactory(Object target) {
        this.target = target;
    }

    @Override
    public Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
        System.out.println("Cglib代理开始");
        Object returnVal = method.invoke(target, objects);
        System.out.println("Cglib代理结束");
        return returnVal;
    }

    /**
     * 返回target的代理对象,步骤固定
     *
     * @return
     */
    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,即代理对象
        return enhancer.create();
    }
}

测试代理:

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        TeacherDao target = new TeacherDao();
        TeacherDao proxyInstance = (TeacherDao) new ProxyFactory(target).getProxyInstance();
        proxyInstance.teach();
    }
}

运行结果:
代理模式(Proxy)_第5张图片

几种常见代理模式介绍——几种变体

  1. 防火墙代理
    内网通过代理穿透防火墙,实现对公网的访问

  2. 缓存代理
    比如:当请求图文等资源时,先到缓存代理取,取到资源就返回。如果找不到资源,再到公网或者数据库取,然后缓存。

  3. 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

  4. 同步代理
    主要使用在多线程编程中,完成多线程同步工作

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