设计模式之代理模式(Proxy Pattern)

article/2025/7/20 22:18:45

1.概念

为其他对象提供一种代理，以控制对这个对象的访问。代理对象起到中介作用，可去掉功能或者增加额外功能。

2.角色

抽象主题角色（Subject）：声明了目标对象和代理对象的共同接口，这样一来在任何可以使用目标对象的地方都可以使用代理对象。
具体主题角色（RealSubject)：也称为委托角色或者被代理角色。定义了代理对象所代表的目标对象。
代理主题角色（Proxy)：也叫委托类、代理类。代理对象内部含有目标对象的引用，从而可以在任何时候操作目标对象；代理对象提供一个与目标对象相同的接口，以便可以在任何时候替代目标对象。代理对象通常在客户端调用传递给目标对象之前或之后，执行某个操作，而不是单纯地将调用传递给目标对象。

3.代码实现

代理模式分为动态代理和静态代理两种模式。静态代理是程序员手动实现代理类，在编码之前，就已经产生了静态代理类的class文件。动态代理是在程序运行时，动态生成代理类的编码，无需程序员手动创建代理类。
3.1静态代理
静态代理是程序员手动书写静态代理类，首先，我们要定义产品接口，我们以明星和替身为例，如下代码:

/*** 产品类，明星演员，规范方法是表演*/
public interface Star {void proferm();
}

然后，我们定义产品实现，即具体明星演员，我们以杨幂为例，如下代码:

public class YMStar implements Star {@Overridepublic void proferm() {System.out.println("杨幂出演节目");}
}

现在，在杨幂出演的某个影片中，一些危险的动作，需要替身来做，而大部分情节，还需要杨幂本人出演。对于这种场景，我们就可以使用代理模式，替身就是杨幂的代理对象，代理杨幂去做危险的动作。代码如下：

/*** 静态代理，手动创建代理对象，代理真实对象执行接口方法*/
public class ProxyYMStar implements Star {private YMStar ym;public ProxyYMStar(YMStar star){this.ym=star;}/*** 代理方法，替身表演危险动作，杨幂表现普通情节*/@Overridepublic void proferm() {System.out.println("替身出演危险情节");ym.proferm();//杨幂出演普通情节}
}

这样，我们调用代理对象，就可以完成表演，代码如下:

public class Main {public static void main(String[] args) {Star star=new ProxyYMStar(new YMStar());star.proferm();}
}

运行结果如下图所示:
在这里插入图片描述
由此可见，静态代理是程序员提前写好的，来进行调用的，这里我们可以感觉到，编写一个和真实对象几乎一样的代理类来实现代理模式，很浪费效率，下面，我们来看动态代理的实现方式。

注意:
在上面的静态代理实现中，我们在ProxyYMStar 代理类中，定义的成员属性是YMStar类型，这也就固定了我们代理的范围，只能是YMStar，而不能是其他明星的代理。这就是静态代理的特点，只针对一个对象做代理。那有同学会想，成员属性定义成Star类型，那不是就可以对很多明星做代理了吗？是的，这么做可以为多个明星做代理，但是，这种实现方式，就不叫静态代理了，而是我们前面讲过的装饰者模式的实现方式了。这也是静态代理和装饰者模式的区别所在。

3.2JDK动态代理
JDK动态代理是基于接口的。这句话的意思是，JDK生成的代理对象，是生成的接口的代理对象。我们接收这个代理对象时，需要是一个接口类型。如果是一个Class类型的对象接收JDK代理对象，会报错。JDK代理模式的工作流程如下:
1.获取被代理对象上的所有接口列表
2.确定要生成的代理类的类名，默认为：com.sun.proxy.$ProxyXXXX；
3.根据需要实现的接口信息，在代码中动态创建该Proxy类的字节码；
4.将对应的字节码转换为对应的class对象；
5.创建InvocationHandler实例handler,用来处理Proxy所有方法的调用；
6.Proxy的class对象以创建的handler对象为参数，实例化一个proxy对象；
这里，我们主要讲解代理模式的实现方式，JDK代理模式的源码，我会在单独一篇文章中进行讲解。我们这里讲解一下JDK动态代理的API。
 Jdk通过java.lang.reflect.Proxy包来支持动态代理，在Java中要创建一个代理对象，必须调用Proxy类的静态方法newProxyInstance，该方法的原型如下：
Object Proxy.newProxyInstance(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces, InvocationHandler handler) throws IllegalArgumentException
这几个参数的意思分别是:
loader，表示类加载器，来加载下一个参数interfaces里的接口。
interfaces，表示接口或对象的数组，它就是前述代理对象和真实对象都必须共有的父类或者接口；
handler，表示调用处理器，它必须是实现了InvocationHandler接口的对象，其作用是定义代理对象中需要执行的具体操作。
 我们在调用代理对象的接口方法时，代理对象都会执行handler对象的invoke方法，我们可以在invoke里面，执行方法的加强等操作。invoke方法API如下:
Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable
 其中：
proxy，表示执行这个方法的代理对象；
method，表示真实对象实际需要执行的方法（关于Method类参见Java的反射机制）；
args，表示真实对象实际执行方法时所需的参数。
 在实际的编程中，需要优先定义一个实现InvocationHandler接口的调用处理器对象，然后将它作为创建代理类实例的参数。（抑或在调用newProxyInstance方法时使用匿名内部类。）这样就得到了代理对象。
 真实对象本身的实例化在调用处理器对象内部完成，实例化时需要的参数也应该及时传入调用处理器对象中。这样一来就完成了代理对象对真实对象的包装，而代理对象需要执行的额外操作也在invoke方法中处理。
 其后，在客户端中，如果需要使用真实对象时，就可以用代理对象来替代它了（有时需要类型强制转化）。
下面，我们来实现代码：例子还是上面的明星演出，产品规范和产品实现无需改动，我们需要创建接口的代理对象，代码如下：

/*** 动态代理类，首先实现InvocationHandler接口，实现invoke方法，* 在JDK生成Proxy对象的方法里，传入的handler就是这个类本身，因为它实现了invoke方法。* 这样生成的代理类，执行接口方法时，就走handler里的invoke方法了。*/
public class ProxyStar implements InvocationHandler {private Object obj;public  Object getProxyObj(Object obj){this.obj=obj;return  Proxy.newProxyInstance(obj.getClass().getClassLoader(),obj.getClass().getInterfaces(),this);}@Overridepublic Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {System.out.println("替身演出");method.invoke(obj,args);//本身出演return null;}
}

我们在使用时，用这个代理类就可以，

public class Main {public static void main(String[] args) {Star star=(Star)new ProxyStar().getProxyObj(new YMStar());star.proferm();}
}

运行结果如下：
在这里插入图片描述
这就是JDK的动态代理实现。我们可以看到，这里的核心就是实现InvocationHandler接口，实现其invoke方法，在这个方法里，我们来做方法的增强。然后调用JDK里Proxy类的静态生成代理对象方法，获得代理对象。
在静态代理中，我们手动定义了杨幂的代理类。在JDK动态代理中，我们手动定义了代理类，这似乎看起来都需要定义代理类，那为什么还说动态代理更灵活呢？
因为在静态代理中，我们只是定义了杨幂的代理类，找到了杨幂的替身。那么其他明星需要替身，怎么办呢？我们需要手动定义其他明星的代理类。但是在动态代理中，我们定义的代理类，可以生成所有明星的代理对象，我们无需每个明星都实现一个代理类，这就是两者的区别。

3.3CGLIB动态代理
在JDK动态代理中，生成的代理对象，是面向接口生成的，我们只能为一个接口的实现类，生成代理对象。如果一个对象，没有实现任何接口，而我们要用其代理对象时，应该怎么办呢？这时，我们就应该采用第三方类库中的动态代理方式了。CGLIB是针对类来实现的，他的原理是对指定的目标类生成一个子类，并覆盖其中方法实现增强，但因为采用的是继承，所以不能对final修饰的类进行代理。
CGLIB代理类的代码如下:

public class ProxyCglib implements MethodInterceptor
{private Object target;public Object getInstance(Object target){this.target = target;//Cglib中的加强器，用来创建动态代理Enhancer enhancer = new Enhancer();//设置要创建动态代理的类enhancer.setSuperclass(this.target.getClass());//设置回调，这里相当于是对于代理类上所有方法的调用，都会调用Callback，而Callback则需要实现intercept()方法进行拦截enhancer.setCallback(this);Object obj = enhancer.create();return obj;}@Overridepublic Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable{System.out.print("I'm Proxy, I'm invoking...");Object object = proxy.invokeSuper(obj, args);System.out.println(object);return object;}
}

通过上面的代码，我们可以生成一个类的代理对象，然后执行代理对象的方法时，都会执行intercept方法。

4.代理模式的应用

在java领域，代理模式的实现方式，就是以上介绍的几种模式。遵循这些实现方式，我们可以在很多情况下使用代理模式，如：
1.远程代理：即为一个对象在不同的地址空间提供局部代表，这样可以隐藏一个对象存在于不同地址空间的事实；在java中RMI就是远程代理模式。java的RMI模式我会在另一篇文章中进行详解，我们这里不做过多讲解。
2.虚拟代理：即根据需要创建开销很大的对象，通过它来存放实例化需要很长时间的真实对象；例如：网页中的无图模式，就是代理对象产生的无图效果，当用户需要图时，才产生真正的图片。这里的实现方式，也是在Handler的invoke方法里进行实现。
3.安全代理：用来控制真实对象访问时的权限；这种应用的实现，也是遵循上面的代理方式实现方式，在invoke方法里，进行业务判断，如果有权限执行某方法，则调用真实对象的方法，如果没有权限执行方法，则不调用真实对象的方法，以此达到权限的控制。
4.智能指引：即当调用真实对象时，代理处理另外一些事。

5.方法增强的方式总结

方法增强的意思是增强某个对象的原始方法，使其在原有方法的基础上，有额外的功能。下面我们总结一下有哪些方式，可以增强对象的原始方法。
1.继承:继承是最简单的方法加强方式，我们想加强谁的方法，继承它，并在子类里覆盖要增强的方法即可。
2.装饰者模式:装饰者模式是面向接口增强方法的。装饰者实现接口，并将接口定义成成员变量，以此来接收要加强的对象，并通过实现接口的方法，调用成员变量，进行方法加强。不熟悉装饰者模式的，可以阅读《设计模式之装饰者模式(Decorator Pattern)》
3.代理模式：我们本篇讲的代理模式，也是用于加强方法的方式和手段


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