【设计模式】代理模式

举报
雪月清 发表于 2022/05/25 20:47:51 2022/05/25
【摘要】 代理模式在客户端与目标对象之间起到一个中介作用和保护目标对象的作用,代理模式是Java许多框架底层应用最广泛的设计模式之一，本文将介绍代理模式中的静态代理和动态代理，其中动态代理包括JDK动态代理、CGLib动态代理

🍉 代理模式

🍊1.概述

由于某些原因需要给一些对象提供一个代理来控制对该对象的访问。此时，访问对象不是直接访问目标对象而是通过代理对象作为中介进行访问。（类似于租房找中介，中介就相当于代理对象）

Java中的代理按照代理类生成时机不同又分为静态代理和动态代理。静态代理代理类在编译期生成，而动态代理代理类在Java运行时动态生成。动态代理又有JDK代理 和CGLib代理两种

🍊2.结构

  • 抽象主题（Subject）类：通过接口或抽象类声明真实主题和代理对象实现的业务方法。（规定代理类代理目标对象的规则）

  • 真实主题（Real Subject）类：实现抽象主题中的具体业务，是代理对象所代表的真实对象，即目标对象

  • 代理（Proxy）类：提供与真实主题相同的接口，其内部含有对真实主题的引用，可以访问、控制、扩展真实主题的功能

    •

🍊3.静态代理

火车站售票例子

卖火车票的接口（抽象主题类）

public interface SellTickets {
//卖火车票的接口

    /**
     * 卖票
     */
    void sell();
}

火车站类(真实主题类)

public class TrainStation implements SellTickets{
    //火车站类
    @Override
    public void sell() {
        System.out.println("买票成功.....");
    }
}

火车票代售点（代理类）

//代理类
public class ProxyPoint implements SellTickets{

    /**
     声明火车站类对象
     */
    private TrainStation trainStation = new TrainStation();

    @Override
    public void sell() {
        System.out.println("代售点收取服务费");
           trainStation.sell();
    }

}

客户类(访问类)

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //创建代理对象
        ProxyPoint proxyPoint = new ProxyPoint();
        //买票
        proxyPoint.sell();
    }
}

运行结果：

image-20220405111323285

🍊4.动态代理

🍋4.1JDK动态代理

Java中提供一个动态代理类Proxy，Proxy不是上述的代理对象的类，而是创建代理对象类的类，Proxy类中提供的静态方法newProxyInstance可以获取代理对象类（这是由于动态代理代理类在Java程序运行时动态生成这一特性决定的）

🌰JDK动态代理实现

卖火车票的接口（抽象主题类）

public interface SellTickets {
//卖火车票的接口

    /**
     * 卖票
     */
    void sell();
}

火车站类(真实主题类)

public class TrainStation implements SellTickets{
    //火车站类
    @Override
    public void sell() {
        System.out.println("买票成功.....");
    }
}

代理对象工厂类


/**
 *
 获取代理对象的工厂类
 代理类也实现了对应的接口
 */
public class ProxyFactory {

    //声明目标对象
    private  TrainStation trainStation = new TrainStation();

    public SellTickets getProxyObject(){
    //返回代理对象
        SellTickets proxyObject = (SellTickets) Proxy.newProxyInstance(trainStation.getClass().getClassLoader(),
                trainStation.getClass().getInterfaces(),
                new InvocationHandler() {
                    @Override
                    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {

                        System.out.println("invoke方法执行了");
                        return null;
                    }
                }
        );
        /**
         * newProxyInstance方法中的三个参数
         * ClassLoader loader : 类加载器，用于加载代理类，可以通过目标对象获得类加载器
         *  Class<?>[] interfaces : 代理类实现的接口的字节码对象
         *InvocationHandler h  :代理对象的调用处理程序
         */
        return  proxyObject;
    }
}

客户类（访问类）

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //获取代理对象

        //创建代理工厂对象
        ProxyFactory factory = new ProxyFactory();
        //使用代理工厂对象获取代理对象
        SellTickets proxyObject = factory.getProxyObject();

        proxyObject.sell();

    }
}

运行结果：

image-20220406100416816

说明我们在使用代理工厂获取代理对象然后访问目标对象，其实是调用了invoke()方法

在明白以上所述的基础上，我们再来看invoke()方法

 /**
                     * Object proxy :代理对象,和proxyObject是同一个对象，在invoke中基本不用
                     * Method method : 对接口中的方法 (sell()方法) 进行封装的method对象
                     * Object[] args : 调用方法 (sell()方法) 的实际参数, 本例中sell()方法无参数
                     *
                     *返回值 就是sell()方法的返回值 ,由于sell()方法没有返回值 因此就是返回null
                     */
                    @Override
                    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {


                        //代理对象对目标对象进行增强
                        System.out.println("代售点收取服务费....");

                        /**
                         *执行目标对象的方法 method就表示sell()方法
                         * 通过反射调用method对象中的invoke方法
                         * 参数表示 : trainStation要调用的sell方法所属类的实例对象 ,args发放的参数
                         */
                        Object obj = method.invoke(trainStation, args);
                        return obj;
                    }

代理对象工厂类（完整代码）

/**
 *
 获取代理对象的工厂类
 代理类也实现了对应的接口
 */
public class ProxyFactory {

    //声明目标对象
    private  TrainStation trainStation = new TrainStation();

    public SellTickets getProxyObject(){
    //返回代理对象
        /**
         * newProxyInstance方法中的三个参数
         * ClassLoader loader : 类加载器，用于加载代理类，可以通过目标对象获得类加载器
         *  Class<?>[] interfaces : 代理类实现的接口的字节码对象
         *InvocationHandler h  :代理对象的调用处理程序
         */
        SellTickets proxyObject = (SellTickets) Proxy.newProxyInstance(trainStation.getClass().getClassLoader(),
                trainStation.getClass().getInterfaces(),
                new InvocationHandler() {
                    /**
                     * Object proxy :代理对象,和proxyObject是同一个对象，在invoke中基本不用
                     * Method method : 对接口中的方法 (sell()方法) 进行封装的method对象
                     * Object[] args : 调用方法 (sell()方法) 的实际参数, 本例中sell()方法无参数
                     *
                     *返回值 就是sell()方法的返回值 ,由于sell()方法没有返回值 因此就是返回null
                     */
                    @Override
                    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {


                        //代理对象对目标对象进行增强
                        System.out.println("代售点收取服务费....");

                        /**
                         *执行目标对象的方法 method就表示sell()方法
                         * 通过反射调用method对象中的invoke方法
                         * 参数表示 : trainStation要调用的sell方法所属类的实例对象 ,args发放的参数
                         */
                        Object obj = method.invoke(trainStation, args);
                        return obj;
                    }
                }
        );

        return  proxyObject;
    }
}

客户端运行结果：

image-20220406103116491

🌰JDK动态代理底层实现

JDK动态代理代理类是在程序运行过程中动态的在内存中生成的类，我们通过阿里巴巴开源的Java诊断工具 （Arthas【阿尔萨斯】） 查看代理类的结构

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //获取代理对象

        //创建代理工厂对象
        ProxyFactory factory = new ProxyFactory();
        //使用代理工厂对象获取代理对象
        SellTickets proxyObject = factory.getProxyObject();

        proxyObject.sell();
        
        //获取代理类名称
        System.out.println(proxyObject.getClass());

        //让程序一直执行，在内存中获取动态生成的代理类
        while (true){
            
        }
    }

}

执行结果：

image-20220406160453889

在arthas-boot.jar 包所在目录下启动cmd

image-20220406160426018

使用第二种解决方案，直接复制粘贴执行

image-20220406160624664

jad+类名 执行

image-20220406161053517

获取 $Proxy0类

public final class $Proxy0
extends Proxy
implements SellTickets {
    private static Method m0;
    private static Method m1;
    private static Method m2;
    private static Method m3;

    public $Proxy0(InvocationHandler invocationHandler) {
        super(invocationHandler);
    }

    static {
        try {
            m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode", new Class[0]);
            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.xue.jdk_proxy.SellTickets").getMethod("sell", 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);
        }
    }
}

  • 代理类（$Proxy0）实现了SellTickets ，说明了真实类和代理类实现同样的接口

  • 代理类（$Proxy0）将我们提供的匿名内部类对象传递给了父类

    •

仅保留关键代码进行分析

public final class $Proxy0 extends Proxy
implements SellTickets {

    private static Method m3;

    public $Proxy0(InvocationHandler invocationHandler) {
        //将invocationHandler 赋值给父类Proxy中的属性  protected InvocationHandler h
        super(invocationHandler);
    }

    static {
             // 通过反射获取接口类中的sell方法，并赋值给 (method) m3
            m3 = Class.forName("com.xue.jdk_proxy.SellTickets").getMethod("sell", new Class[0]);
           
        }
       
    }
   
    public final void sell() {
     //通过调用父类Proxy中的h 调用我们自己实现的匿名内部类InvocationHandler(子实现类)然后调用子实现类中的invoke()方法
            this.h.invoke(this, m3, null);

    }
}

整个执行流程：

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接口中的子实现对象的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

注意：JDK动态代理要求必须定义接口，对接口进行代理

🍋4.2CGLib动态代理

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动态代理提供了很好的补充

CGLib是第三方提供的包，需要导入jar包

  <dependency>
            <groupId>cglib</groupId>
            <artifactId>cglib</artifactId>
            <version>2.2.2</version>
        </dependency>

🌰CGlib动态代理实现

火车站类

public class TrainStation implements SellTickets {
    //火车站类
    @Override
    public void sell() {
        System.out.println("买票成功.....");
    }
}

代理对象工厂类

public class ProxyFactory implements MethodInterceptor {

    public TrainStation getProxyObject(){
        //创建Enhancer对象,类似与JDK代理中的proxy类
        Enhancer enhancer = new Enhancer();
        //设置父类的字节码对象
        enhancer.setSuperclass(TrainStation.class);
        //设置回调函数 MethodInterceptor子实现类也就是 本类this
        enhancer.setCallback(this);
        //创建代理对象
        TrainStation proxyObject = (TrainStation) enhancer.create();
        return  proxyObject;
    }

    @Override
    public Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
        System.out.println("方法执行了...");
        return null;
    }
}

访问类

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();
        //调用代理对象中的sell方法

       proxyObject.sell();
    }
}

运行结果：

image-20220406210314364

说明代理对象调用了intercept方法

完善代理工厂类

public class ProxyFactory implements MethodInterceptor {

    private TrainStation trainStation = new TrainStation();
    public TrainStation getProxyObject(){
        //创建Enhancer对象,类似与JDK代理中的proxy类
        Enhancer enhancer = new Enhancer();
        //设置父类的字节码对象
        enhancer.setSuperclass(TrainStation.class);
        //设置回调函数 MethodInterceptor子实现类也就是 本类this
        enhancer.setCallback(this);
        //创建代理对象
        TrainStation proxyObject = (TrainStation) enhancer.create();
        return  proxyObject;
    }

    @Override
    public Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
        System.out.println("代售点收取服务费...");


        //要调用目标对象的方法
        Object obj = method.invoke(trainStation,objects);

        return null;
    }
}

执行结果：

image-20220406211146806

三种代理的对比

在JDK1.8及之后，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CGLIE代理。

动态代理和静态代理：

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，我可以进集中处理，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。

🍊5.代理模式的优缺点及使用场景

优点：

  • 代理模式在客户端与目标对象之间起到一个中介作用和保护目标对象的作用

  • 代理对象可以扩展目标对象的功能

  • 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:

  • 增加了系统的复杂度

使用场景：

  • 远程(Remote)代理

    本地服务通过网络请求远程服务。为了实现本地到远程的通信，我们需要实现网络通信，处理其中可能的异常。为良好的代码设计和可维护性，我们将网络通信部分隐藏起来，只暴露给本地服务一个接口，通过该接口即可访问远程服务提供的功能，而不必过多关心通信部分的细节。（RPC思想，例如：dubbo）

  • 防火墙（Firewall)代理

    当你将浏览器配置成使用代理功能时，防火墙就将你的浏览器的请求转给互联网;当互联网返回响应时，代理服务器再把它转给你的浏览器。（VPN）

  • 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。

    •
【版权声明】本文为华为云社区用户原创内容，转载时必须标注文章的来源（华为云社区）、文章链接、文章作者等基本信息， 否则作者和本社区有权追究责任。如果您发现本社区中有涉嫌抄袭的内容，欢迎发送邮件进行举报，并提供相关证据，一经查实，本社区将立刻删除涉嫌侵权内容，举报邮箱： cloudbbs@huaweicloud.com
Java JDK
  • 点赞
  • 收藏
  • 关注作者

评论（0）

0/1000
抱歉，系统识别当前为高风险访问，暂不支持该操作

全部回复

上滑加载中

设置昵称

在此一键设置昵称，即可参与社区互动！

*长度不超过10个汉字或20个英文字符，设置后3个月内不可修改。

*长度不超过10个汉字或20个英文字符，设置后3个月内不可修改。

确认 取消

加入云驻计划，成为创作者

  • 华为云周边好礼
  • 免费体验产品
  • 特殊身份标识
  • 线下官方门票
  • 内部专家零距离
  • 与10000+优质创作者共同成长
立即加入