Design Patterns -- Proxy

1。代理的分类：

• 远程（Remote）代理：为一个位于不同的地址空间的对象提供一个局域代表对象。这个不同的地址空间可以是在本机器中，也可是在另一台机器中。远程代理又叫做大使（Ambassador）。
• 虚拟（Virtual）代理：根据需要创建一个资源消耗较大的对象，使得此对象只在需要时才会被真正创建。
• Copy-on-Write代理：虚拟代理的一种。把复制（克隆）拖延到只有在客户端需要时，才真正采取行动。
• 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。
• Cache代理：为某一个目标操作的结果提供临时的存储空间，以便多个客户端可以共享这些结果。
• 防火墙（Firewall）代理：保护目标，不让恶意用户接近。
• 同步化（Synchronization）代理：使几个用户能够同时使用一个对象而没有冲突。
• 智能引用（Smart Reference）代理：当一个对象被引用时，提供一些额外的操作，比如将对此对象调用的次数记录下来等。

2。代理的结构：

代理模式的类图如下图所示：

代理模式所涉及的角色有：

抽象主题角色（Subject）：声明了真实主题和代理主题的共同接口，这样一来在任何使用真实主题的地方都可以使用代理主题。

代理主题（Proxy）角色：代理主题角色内部含有对真是主题的引用，从而可以在任何时候操作真实主题对象；代理主题角色提供一个与真实主题角色相同的接口，以便可以在任何时候都可以替代真实主体；控制真实主题的应用，负责在需要的时候创建真实主题对象（和删除真实主题对象）；代理角色通常在将客户端调用传递给真实的主题之前或之后，都要执行某个操作，而不是单纯的将调用传递给真实主题对象。

真实主题角色（RealSubject）角色：定义了代理角色所代表的真实对象。

3。以《Java与模式》中的示例为例：

抽象角色：
abstract public class Subject {
   abstract public void request();
} 

真实角色：实现了Subject的request()方法。
public class RealSubject extends Subject {
    public RealSubject() { }
   
    public void request() {
        System.out.println("From real subject.");
    }
}

代理角色：
public class ProxySubject extends Subject {
    private RealSubject realSubject; //以真实角色作为代理角色的属性

    public ProxySubject() { }

    public void request() { //该方法封装了真实对象的request方法
        preRequest();

        if( realSubject == null ) {

            realSubject = new RealSubject();
        }

        realSubject.request(); //此处执行真实对象的request方法

        postRequest();
    }

    private void preRequest() {
        //something you want to do before requesting
    }

    private void postRequest() {
        //something you want to do after requesting
    }
}

客户端调用：
Subject sub=new ProxySubject();
Sub.request();

 

4。动态代理类

Java动态代理类位于Java.lang.reflect包下，一般主要涉及到以下两个类：

(1). Interface InvocationHandler：该接口中仅定义了一个方法Object：invoke(Object obj,Method method, Object[] args)。在实际使用时，第一个参数obj一般是指代理类，method是被代理的方法，如上例中的request()，args为该方法的参数数组。这个抽象方法在代理类中动态实现。

(2).Proxy：该类即为动态代理类，作用类似于上例中的ProxySubject，其中主要包含以下内容：

Protected Proxy(InvocationHandler h)：构造函数，估计用于给内部的h赋值。

Static Class getProxyClass (ClassLoader loader, Class[] interfaces)：获得一个代理类，其中loader是类装载器，interfaces是真实类所拥有的全部接口的数组。

Static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class[] interfaces, InvocationHandler h)：返回代理类的一个实例，返回后的代理类可以当作被代理类使用(可使用被代理类的在Subject接口中声明过的方法)。

 

所谓Dynamic Proxy是这样一种class：它是在运行时生成的class，在生成它时你必须提供一组interface给它，然后该class就宣称它实现了这些 interface。你当然可以把该class的实例当作这些interface中的任何一个来用。当然啦，这个Dynamic Proxy其实就是一个Proxy，它不会替你作实质性的工作，在生成它的实例时你必须提供一个handler，由它接管实际的工作。

在使用动态代理类时，我们必须实现InvocationHandler接口，以第一节中的示例为例：

抽象角色(之前是抽象类，此处应改为接口)：

public interface Subject {
   abstract public void request();
}

具体角色RealSubject：
public class RealSubject implements Subject{

  public RealSubject(){}

  public void request(){
    System.out.println("From real subject.");
  }

}

代理处理器：
import java.lang.reflect.Method;

import java.lang.reflect.InvocationHandler;

public class DynamicSubject implements InvocationHandler {
  private Object sub;
  public DynamicSubject() {}

  public DynamicSubject(Object obj) {
    sub = obj;
  }

public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
   System.out.println("before calling " + method);
   method.invoke(sub,args);

   System.out.println("after calling " + method);
   return null;
 }

}

 

该代理类的内部属性为Object类，实际使用时通过该类的构造函数DynamicSubject(Object obj)对其赋值；此外，在该类还实现了invoke方法，该方法中的

method.invoke(sub,args);

其实就是调用被代理对象的将要被执行的方法，方法参数sub是实际的被代理对象，args为执行被代理对象相应操作所需的参数。通过动态代理类，我们可以在调用之前或之后执行一些相关操作。

客户端：

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

public class Client {

static public void main(String[] args) throws Throwable {

   RealSubject rs = new RealSubject(); //在这里指定被代理类
   InvocationHandler ds = new DynamicSubject(rs);
   Class cls = rs.getClass();

   //以下是一次性生成代理
   Subject subject = (Subject) Proxy.newProxyInstance(cls.getClassLoader(), cls.getInterfaces(),ds );
   subject.request();

}

程序运行结果：
before calling public abstract void Subject.request()
From real subject.
after calling public abstract void Subject.request()

通过这种方式，被代理的对象(RealSubject)可以在运行时动态改变，需要控制的接口(Subject接口)可以在运行时改变，控制的方式(DynamicSubject类)也可以动态改变，从而实现了非常灵活的动态代理关系。