JAVA设计模式6：代理模式，用于控制对目标对象的访问

作者主页：Designer 小郑
作者简介：3年JAVA全栈开发经验，专注JAVA技术、系统定制、远程指导，致力于企业数字化转型，CSDN博客专家，阿里云社区专家博主，蓝桥云课讲师。

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一、什么是代理模式

代理模式是一种常用的设计模式，它提供了一个代理对象，用于控制对目标对象的访问。

在代理模式中，代理对象充当了目标对象的中间层，客户端通过代理对象与目标对象进行交互。

在 Java 中，代理模式可以分为静态代理和动态代理两种形式，请同学们做一个简单了解。

1. $静态代理$：在静态代理中，代理类和目标类都需要实现相同的接口或继承相同的父类。代理类持有一个目标对象的引用，并在调用目标对象的方法之前或之后执行一些附加操作。静态代理的优点是简单易懂，但缺点是需要为每个目标类编写一个代理类，当目标类较多时维护困难。
2. $动态代理$：动态代理是在运行时动态生成代理类，无需为每个目标类都编写一个代理类。Java中提供了两种动态代理方式，一种是基于接口的动态代理（JDK动态代理），另一种是基于类的动态代理（CGLIB动态代理）。JDK动态代理要求目标对象实现一个接口，通过反射机制在运行时创建代理类，代理类实现了目标接口并持有目标对象的引用。CGLIB动态代理则是通过继承目标类创建代理类，代理类持有目标对象的引用。动态代理的优点是灵活性高，可以代理任意类型的对象，但缺点是相比静态代理稍微复杂一些。

代理模式的主要应用场景包括以下 $4$ 种。

• $远程代理$：为远程对象提供本地接口，隐藏网络通信的复杂性。
• $虚拟代理$：根据需要创建开销较大的对象，延迟对象的实例化。
• $安全代理$：控制对目标对象的访问权限。
• $智能代理$：在访问目标对象时添加额外的逻辑处理，如记录日志、性能监控等。

通过代理模式，我们可以实现对目标对象的控制和增强，提高系统的灵活性和可维护性。

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二、代理模式实例

下面是一个简单的 Java 代理模式的示例代码，展示了静态代理和动态代理两种方式的实现，请同学们复制到本地执行。

2.1 静态代理

// 定义接口
interface Subject {
    void doSomething();
}

// 定义目标类
 RealSubject implements Subject {
    @Override
    public void doSomething() {
        System.out.println("RealSubject doSomething");
    }
}

// 定义代理类
class ProxySubject implements Subject {
    private RealSubject realSubject;

    public ProxySubject(RealSubject realSubject) {
        this.realSubject = realSubject;
    }

    @Override
 public void doSomething() {
        System.out.println("Before doSomething");
        realSubject.doSomething();
        System.out.println("After doSomething");
    }
}

// 使用示例
public class ProxyPatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        RealSubject realSubject = new RealSubject();
        ProxySubject proxySubject = new ProxySubject(realSubject        proxySubject.doSomething();
    }
}

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2.2 动态代理

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

// 定义接口
interface Subject {
    void doSomething();
}

// 定义目标类
 RealSubject implements Subject {
    @Override
    public void doSomething() {
        System.out.println("RealSubject doSomething");
    }
}

// 定义代理处理器
class ProxyHandler implements InvocationHandler {
    private Object target;

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

    @Override
    public Object invoke(Object, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        System.out.println("Before " + method.getName());
        Object result = method.invoke(target, args);
        System.out.println("After " + method.getName());
        return result;
    }
}

// 使用示例
public class ProxyPatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        RealSubjectSubject = new RealSubject();
        ProxyHandler handler = new ProxyHandler(realSubject);

        Subject proxySubject = (Subject) Proxy.newProxyInstance(
                realSubject.getClass().getClassLoader(),
                realSubject.getClass().getInterfaces(),
                handler);

        proxySubject.doSomething();
    }
}

以上代码演示了静态代理和动态代理两方式的实现。

静态代理需要为每个目标类编写一个代理类，而动态代理则通过反射机制在运行时动态生成代理对象。

通过代理对象，我们可以在调用目标对象的方法之前或之后执行一些额外的逻辑。

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三、代理模式的应用场景

Java代理模式有很多应用场景，以下是 $6$ 个常见的应用场景，请同学们认真学习。

1. 远程代理（Remote Proxy）：将远程的对象通过代理进行访问，例如远程API调用、远程服务调用等，代理对象隐藏了网络通信和复杂性，提供了简单的本地接口。
2. 虚拟代理（Virtual Proxy）：在访问实际对象之前，通过代理对象延迟对象的实例化，例如加载大型资源（如图片、视频等）时，可以先使用虚拟代理展示一个占位图或提示信息，当需要访问实际对象时再进行实例化。
3. 安全代理（Security Proxy）：控制对目标对象的访问权限，例如通过代理对象进行身份验证、权限检查等，在访问目标对象之前，代理对象可以执行安全性检查，确保只有合法的用户可以访问。
4. 缓存代理（Cache Proxy）：为目标对象提供缓存机制，例如在访问数据库或其他耗时操作之前，代理对象可以先检查缓存中是否存在相应的结果，如果存在则直接返回缓存数据，减少访问真实对象的次数。
5. 日志记录（Logging Proxy）：通过代理对象记录系统的调用日志，例如记录方法的入参、出参、耗时等信息，方便后续的分析和排查问题。
6. 性能监控（Performance Monitoring Proxy）：通过代理对象监控目标对象的性能，例如记录方法的执行时间、调用次数等信息，用于性能优化和监控。

以上只是一些常见的应用场景，实际上代理模式非常灵活，可以根据具体的需求进行扩展和应用。

通过使用代理模式，我们可以在不改变目标对象的情况下，控制和增强目标对象的行为，提高系统的灵活性和可维护性。

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四、代理模式面试题

1. 请解释什么是代理模式，并举例说明它的应用场景。
2. 请比较静态代理和动态代理的区别。
3. Java 中如何实现静态代理？请给出示例代码。
4. Java 中如何实现动态代理？请给出示例代码。
5. 什么是 JDK 动态代理？它的原理是什么？
6. 什么是 CGLIB 动态代理？它的原理是什么？
7. 代理模式有哪些优点和缺点？
8. 在代理模式中，什么是代理类和目标类？
9. 代理模式和装饰器模式有什么区别？
10. 除了代理模式，还有哪些设计模式可以用来实现类似的功能？

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