【Java 设计模式】结构型之代理模式

代理模式（Proxy Pattern）是一种结构型设计模式， 它允许通过一个代理对象控制对其他对象的访问。代理模式在访问对象时引入了一定程度的间接性，使得可以在访问对象前后进行一些额外的操作。在本文中，我们将深入研究Java中代理模式的定义、结构、使用场景以及如何在实际开发中应用。

1. 定义

代理模式是一种结构型设计模式，它允许通过一个代理对象控制对其他对象的访问。代理模式引入了一定程度的间接性，使得可以在访问对象前后进行一些额外的操作。代理模式通常包含三个主要角色：抽象主题（Subject）、真实主题（RealSubject）和代理（Proxy）。

• 抽象主题（Subject）： 定义了真实主题和代理的共同接口，可以是接口或抽象类。
• 真实主题（RealSubject）： 实现了抽象主题接口，是代理模式中的真实对象。
• 代理（Proxy）： 实现了抽象主题接口，包含一个指向真实主题的引用，可以控制对真实主题的访问。

2. 应用场景

代理模式通常在以下场景中使用：

• 远程代理：

  当需要在不同地址空间中访问对象时，可以使用远程代理。远程代理在本地代理和远程对象之间充当中介，使得客户端可以通过代理访问远程对象。

• 虚拟代理：

  当需要延迟创建或初始化对象时，可以使用虚拟代理。虚拟代理在真正需要使用对象时才创建或初始化，可以提高系统的性能。

• 保护代理：

  当需要控制对对象的访问权限时，可以使用保护代理。保护代理通过对客户端的访问进行控制，限制了对真实主题的直接访问。

• 缓存代理：

  当需要缓存对象的访问结果时，可以使用缓存代理。缓存代理在访问真实主题之前检查缓存，如果缓存中存在结果，则直接返回缓存的结果，否则访问真实主题并将结果缓存起来。

3. 代码实现

下面通过一个简单的例子来演示代理模式的实现。假设有一个图像加载器，加载大图像可能会耗费较长时间，我们可以使用代理模式来引入一个代理对象，控制对图像加载的访问。

抽象主题 - 图像接口 Image

package com.cheney.demo;

interface Image {
    void display();
}

真实主题 - 真实图像 RealImage

package com.cheney.demo;

class RealImage implements Image {
    private String filename;

    public RealImage(String filename) {
        this.filename = filename;
        loadImageFromDisk();
    }

    private void loadImageFromDisk() {
        System.out.println("从硬盘加载图片: " + filename);
    }

    @Override
    public void display() {
        System.out.println("显示图片: " + filename);
    }
}

代理 - 图像代理 ImageProxy

package com.cheney.demo;

class ImageProxy implements Image {
    private RealImage realImage;
    private String filename;

    public ImageProxy(String filename) {
        this.filename = filename;
    }

    @Override
    public void display() {
        if (realImage == null) {
            realImage = new RealImage(filename);
        }
        realImage.display();
    }
}

客户端启动类 Main

package com.cheney.demo;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用代理模式加载图像
        Image image = new ImageProxy("large_image.jpg");

        // 第一次显示图像
        image.display();

        // 第二次显示图像（不会再次加载，直接显示缓存的结果）
        image.display();
    }
}

在上述例子中，Image 是抽象主题，定义了图像的接口。RealImage 是真实主题，实现了抽象主题接口，表示真实的图像。ImageProxy 是代理，实现了抽象主题接口，包含一个指向真实主题的引用，控制对真实主题的访问。

在客户端中，我们使用代理模式加载图像。第一次显示图像时，代理对象会创建并初始化真实主题，并显示图像。第二次显示图像时，代理对象直接显示缓存的结果，无需再次加载。

结语

代理模式是一种结构型设计模式，通过引入一个代理对象，可以控制对其他对象的访问。在实际开发中，代理模式常被用于实现远程代理、虚拟代理、保护代理、缓存代理等场景。通过合理使用代理模式，可以提高系统的灵活性、可维护性，并且降低客户端与真实对象之间的耦合。