设计模式-代理模式
结构型模式-简介
结构性模式描述的是 如何将类或者对象按照某种布局组成更大的结构，它主要分为 类结构型模式 和 对象结构型模式，前者采用继承机制来组织接口和类，后者采用组合或者聚合来组合对象。
由于组合关系或者聚合关系比继承的关系耦合度更低，满足“合成复用原则”，所以 对象结构型模式 比 类结构型模式更具有灵活性。
结构型模式主要有以下 7 种：
- 代理模式
- 适配器模式
- 装饰者模式
- 桥接模式
- 外观模式
- 组合模式
- 享元模式
代理模式-简介
在代理模式（Proxy Pattern）中，一个类代表另一个类的功能。这种类型的设计模式属于结构型模式。
在代理模式中，我们创建具有现有对象的对象，以便向外界提供功能接口。
举个例子：
假设我们需要购买电脑，我们可以去 联想总部、戴尔总部 去购买电脑，但是这样的话就非常麻烦，通常来说，我们会去 线下代理店购买电脑，代理店提供了 联想电脑、戴尔电脑等等。
代理模式的组成结构：
- 抽象主题类（Subject）：通过接口或者抽象类声明真实主题和代理对象实现的业务方法。
- 真实主题类（Real Subject）：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。
- 代理类（Proxy）：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、拓展真实主题的功能。
Java 中的代理按照代理类生成时机分为静态代理和动态代理。
- 静态代理：代理类在编译期间就生成。
- 动态代理：代理类在运行期间动态生成，分为 JDK 代理和CGLib代理两种。
为什么需要代理模式
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该对象，代理对象作为访问对象和目标对象之间的中介。
静态代理-示例
[火车站买票]
当我们需要买火车票，我们可以选择去火车站买票，首先我们需要乘坐公交车到达火车站，然后排队购票等等，会比较麻烦，但是火车站有非常对的代售点，其实我们只需要选择代售点进行购票，这样就非常方便。
在这个例子中，火车站就是真实主题，而火车票代售点就是代理类，而抽象主题类指的是 火车站和火车票代售点都具有售卖火车票这样功能的一套规则。
代码如下：
//卖票接口
public interface SellTickets {
void sell();
}
//火车站 火车站具有卖票功能，所以需要实现SellTickets接口
public class TrainStation implements SellTickets {
public void sell() {
System.out.println("火车站卖票");
}
}
//代售点
public class ProxyPoint implements SellTickets {
private TrainStation station = new TrainStation();
public void sell() {
System.out.println("代理点收取一些服务费用");
station.sell();
}
}
//测试类
public class Client {
public static void main(String[] args) {
ProxyPoint pp = new ProxyPoint();
pp.sell();
}
}
说明：从上面我们可以看到，购票时我们并没有接触到真实主题（TrainStation), 而是和代理对象ProxyPoint 打交道，同时我们还发现，代理对象对真实主题对象的售票功能进行了增强（收取服务费用）。
JDK动态代理
接下来我们使用动态代理实现上述场景需求。
Java 中提供了一个动态代理类Proxy，Proxy并不是我们所说的代理对象的类，而是提供了一种创建代理对象的静态方法（newInstanceProxy）来获取代理对象。
代码如下：
//卖票接口
public interface SellTickets {
void sell();
}
//火车站 火车站具有卖票功能，所以需要实现SellTickets接口
public class TrainStation implements SellTickets {
public void sell() {
System.out.println("火车站卖票");
}
}
//代理工厂，用来创建代理对象
public class ProxyFactory {
private TrainStation station = new TrainStation();
public SellTickets getProxyObject() {
//使用Proxy获取代理对象
/*
newProxyInstance()方法参数说明：
ClassLoader loader ： 类加载器，用于加载代理类，使用真实对象的类加载器即可
Class[] interfaces ： 真实对象所实现的接口，代理模式真实对象和代理对象实现相同的接口
InvocationHandler h ： 代理对象的调用处理程序
*/
SellTickets sellTickets = (SellTickets) Proxy.newProxyInstance(station.getClass().getClassLoader(),
station.getClass().getInterfaces(),
new InvocationHandler() {
/*
InvocationHandler中invoke方法参数说明：
proxy ： 代理对象
method ： 对应于在代理对象上调用的接口方法的 Method 实例
args ： 代理对象调用接口方法时传递的实际参数
*/
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
System.out.println("代理点收取一些服务费用(JDK动态代理方式)");
//执行真实对象
Object result = method.invoke(station, args);
return result;
}
});
return sellTickets;
}
}
//测试类
public class Client {
public static void main(String[] args) {
//获取代理对象
ProxyFactory factory = new ProxyFactory();
SellTickets proxyObject = factory.getProxyObject();
proxyObject.sell();
}
}
通过JDK动态代理的方式，我们可以从ProxyFactory中获取到代理对象。
通过Arthas我们查看代理类对象的主要源码如下：
package com.sun.proxy;
import com.itheima.proxy.dynamic.jdk.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 invocationHandler) {
super(invocationHandler);
}
static {
try {
m1 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("equals", Class.forName("java.lang.Object"));
m2 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("toString", new Class[0]);
m3 = Class.forName("com.itheima.proxy.dynamic.jdk.SellTickets").getMethod("sell", new Class[0]);
m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode", new Class[0]);
return;
}
catch (NoSuchMethodException noSuchMethodException) {
throw new NoSuchMethodError(noSuchMethodException.getMessage());
}
catch (ClassNotFoundException classNotFoundException) {
throw new NoClassDefFoundError(classNotFoundException.getMessage());
}
}
public final boolean equals(Object object) {
try {
return (Boolean)this.h.invoke(this, m1, new Object[]{object});
}
catch (Error | RuntimeException throwable) {
throw throwable;
}
catch (Throwable throwable) {
throw new UndeclaredThrowableException(throwable);
}
}
public final String toString() {
try {
return (String)this.h.invoke(this, m2, null);
}
catch (Error | RuntimeException throwable) {
throw throwable;
}
catch (Throwable throwable) {
throw new UndeclaredThrowableException(throwable);
}
}
public final int hashCode() {
try {
return (Integer)this.h.invoke(this, m0, null);
}
catch (Error | RuntimeException throwable) {
throw throwable;
}
catch (Throwable throwable) {
throw new UndeclaredThrowableException(throwable);
}
}
public final void sell() {
try {
this.h.invoke(this, m3, null);
return;
}
catch (Error | RuntimeException throwable) {
throw throwable;
}
catch (Throwable throwable) {
throw new UndeclaredThrowableException(throwable);
}
}
}
分析：首先这个代理类实现了 几个方法，其中包含了Object类的一些方法（忽略），以及实现的接口的方法（SellTickets 中的 sell 方法）。
并且将我们提供的匿名内部类对象传递给了父类。
下面摘取 重点代码：
//程序运行过程中动态生成的代理类
public final class $Proxy0 extends Proxy implements SellTickets {
private static Method m3;
public $Proxy0(InvocationHandler invocationHandler) {
super(invocationHandler);
}
static {
m3 = Class.forName("com.itheima.proxy.dynamic.jdk.SellTickets").getMethod("sell", new Class[0]);
}
public final void sell() {
this.h.invoke(this, m3, null);
}
}
//Java提供的动态代理相关类
public class Proxy implements java.io.Serializable {
protected InvocationHandler h;
protected Proxy(InvocationHandler h) {
this.h = h;
}
}
//代理工厂类
public class ProxyFactory {
private TrainStation station = new TrainStation();
public SellTickets getProxyObject() {
SellTickets sellTickets = (SellTickets) Proxy.newProxyInstance(station.getClass().getClassLoader(),
station.getClass().getInterfaces(),
new InvocationHandler() {
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
System.out.println("代理点收取一些服务费用(JDK动态代理方式)");
Object result = method.invoke(station, args);
return result;
}
});
return sellTickets;
}
}
//测试访问类
public class Client {
public static void main(String[] args) {
//获取代理对象
ProxyFactory factory = new ProxyFactory();
SellTickets proxyObject = factory.getProxyObject();
proxyObject.sell();
}
}
执行流程如下：
1. 在测试类中通过代理对象调用sell()方法
2. 根据多态的特性，执行的是代理类（$Proxy0）中的sell()方法
3. 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
4. invoke方法通过反射执行了真实对象所属类(TrainStation)中的sell()方法
CGLib动态代理
同样是上面的案例，我们再次使用CGLIB代理实现。
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。
CGLIB是第三方提供的包，所以需要引入jar包的坐标：
<dependency>
<groupId>cglibgroupId>
<artifactId>cglibartifactId>
<version>2.2.2version>
dependency>
具体代码如下：
//火车站
public class TrainStation {
public void sell() {
System.out.println("火车站卖票");
}
}
//代理工厂
public class ProxyFactory implements MethodInterceptor {
private TrainStation target = new TrainStation();
public TrainStation getProxyObject() {
//创建Enhancer对象，类似于JDK动态代理的Proxy类，下一步就是设置几个参数
Enhancer enhancer =new Enhancer();
//设置父类的字节码对象
enhancer.setSuperclass(target.getClass());
//设置回调函数
enhancer.setCallback(this);
//创建代理对象
TrainStation obj = (TrainStation) enhancer.create();
return obj;
}
/*
intercept方法参数说明：
o ： 代理对象
method ： 真实对象中的方法的Method实例
args ： 实际参数
methodProxy ：代理对象中的方法的method实例
*/
public TrainStation intercept(Object o, Method method, Object[] args, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
System.out.println("代理点收取一些服务费用(CGLIB动态代理方式)");
TrainStation result = (TrainStation) methodProxy.invokeSuper(o, args);
return result;
}
}
//测试类
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();
proxyObject.sell();
}
}
说明：
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。
代理方式的对比
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
总结
优点：
- 代理模式在客户端和目标对象之间起到一个中介作用和保护对象的作用；
- 代理对象可以拓展目标对象的功能；
- 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：
- 增加系统复杂度