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【设计模式】代理模式
阅读量:405 次
发布时间:2019-03-06

本文共 8996 字,大约阅读时间需要 29 分钟。

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。

基本介绍

  • 意图:为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。

  • 主要解决:在直接访问对象时带来的问题,比如说:要访问的对象在远程的机器上。在面向对象系统中,有些对象由于某些原因(比如对象创建开销很大,或者某些操作需要安全控制,或者需要进程外的访问),直接访问会给使用者或者系统结构带来很多麻烦,我们可以在访问此对象时加上一个对此对象的访问层。

    动态代理的作用非常大,在很多底层框架中都会用得到,比如struts,Spring等都用到了动态代理,它的作用很简单,就是将你要使用的类,重新生成一个子类或本类,这样框架就可以利用这个新生成的类做一些事情,比如在该类的方法前后加一些代码。。

    这样的话,你想像一下,你是不是不用修改任何已经编写好的代码,只要使用代理就可以灵活的加入任何东西,将来不喜欢了,不用也不会影响原来的代码。

  • 何时使用:想在访问一个类时做一些控制。

  • 如何解决:增加中间层。

  • 关键代码:实现与被代理类组合。

  • 应用实例:
    • 1、Windows 里面的快捷方式。
    • 2、猪八戒去找高翠兰结果是孙悟空变的,可以这样理解:把高翠兰的外貌抽象出来,高翠兰本人和孙悟空都实现了这个接口,猪八戒访问高翠兰的时候看不出来这个是孙悟空,所以说孙悟空是高翠兰代理类。
    • 3、买火车票不一定在火车站买,也可以去代售点。
    • 4、一张支票或银行存单是账户中资金的代理。支票在市场交易中用来代替现金,并提供对签发人账号上资金的控制。
    • 5、spring aop。
  • 优点:
    • 1、职责清晰。
    • 2、高扩展性。
    • 3、智能化。
  • 缺点:
    • 1、由于在客户端和真实主题之间增加了代理对象,因此有些类型的代理模式可能会造成请求的处理速度变慢。
    • 2、实现代理模式需要额外的工作,有些代理模式的实现非常复杂。
  • 使用场景:
    按职责来划分,通常有以下使用场景:
    • 1、远程代理。
    • 2、虚拟代理。
    • 3、Copy-on-Write 代理。
    • 4、保护(Protect or Access)代理。
    • 5、Cache代理。
    • 6、防火墙(Firewall)代理。
    • 7、同步化(Synchronization)代理。
    • 8、智能引用(Smart Reference)代理。

注意事项:

  • 1、和适配器模式的区别:适配器模式主要改变所考虑对象的接口,而代理模式不能改变所代理类的接口。
  • 2、和装饰器模式的区别:装饰器模式为了增强功能,而代理模式是为了加以控制。

概括

代理模式的基本介绍

  1. 代理模式:为一个对象提供一个替身,以控制对这个对象的访问。即通过代理对象访问目标对象.这样做的好处是:可以在目标对象实现的基础上,增强额外的功能操作,即扩展目标对象的功能。
  2. 被代理的对象可以是远程对象、创建开销大的对象或需要安全控制的对象
  3. 代理模式有不同的形式, 主要有三种 静态代理、动态代理 (JDK 代理、接口代理)和 Cglib 代理 (可以在内存动态的创建对象,而不需要实现接口, 他是属于动态代理的范畴) 。
  4. 代理模式示意图

类图:

角色分析:

  1. Client:客户端,使用代理对象
  2. ProxyObject:代理对象,去代理目标对象
  3. TargetObject:目标对象

我的理解

图片要显示就加载,如果不显示就不加载,免得占用内存。

相当于代理人、经纪人、代理律师。
明星也会处理业务资金,但是并没有经纪人专业,所以请经纪人代理(增强业务功能)。
明星只负责光鲜亮丽,不需要负责处理业务资金,而处理业务资金是他的经纪人的事,因为他们够专业。
所以,代理也可以作为增强业务功能的一种方式,在不改变原有代码的情况下,增强相应的业务功能。

应用实例

静态代理

静态代码模式的基本介绍

静态代理在使用时,需要定义接口或者父类,被代理对象(即目标对象)与代理对象一起实现相同的接口或者是继承相同父类

应用实例

具体要求

  1. 定义一个接口:ITeacherDao
  2. 目标对象 TeacherDAO 实现接口 ITeacherDAO
  3. 使用静态代理方式,就需要在代理对象 TeacherDAOProxy 中也实现 ITeacherDAO
  4. 调用的时候通过调用代理对象的方法来调用目标对象.
  5. 特别提醒:代理对象与目标对象要实现相同的接口,然后通过调用相同的方法来调用目标对象的方法

思路分析图解(类图)

代码实现

ITeacherDao

package com.nemo.proxy.staticproxy;//接口public interface ITeacherDao {    void teach(); // 授课的方法}

TeacherDao

package com.nemo.proxy.staticproxy;public class TeacherDao implements ITeacherDao {    @Override    public void teach() {        // TODO Auto-generated method stub         System.out.println(" 老师授课中。。。。。");    }}

TeacherDaoProxy

package com.nemo.proxy.staticproxy;//代理对象,静态代理public class TeacherDaoProxy implements ITeacherDao{    private ITeacherDao target; // 目标对象,通过接口来聚合    //构造器    public TeacherDaoProxy(ITeacherDao target) {         this.target = target;    }    @Override    public void teach() {        System.out.println("开始代理    完成某些操作。。。。。 ");//方法        target.teach();        System.out.println("提交。。。。。");//方法    }}

Client

package com.nemo.proxy.staticproxy;public class Client {    public static void main(String[] args) {        //创建目标对象(被代理对象)        TeacherDao teacherDao = new TeacherDao();        //创建代理对象, 同时将被代理对象传递给代理对象        TeacherDaoProxy teacherDaoProxy = new TeacherDaoProxy(teacherDao);        //通过代理对象,调用到被代理对象的方法        //即:执行的是代理对象的方法,代理对象再去调用目标对象的方法        teacherDaoProxy.teach();    }}

静态代理优缺点

  1. 优点:在不修改目标对象的功能前提下, 能通过代理对象对目标功能扩展
  2. 缺点:因为代理对象需要与目标对象实现一样的接口,所以会有很多代理类
  3. 一旦接口增加方法,目标对象与代理对象都要维护

动态代理

动态代理的作用非常大,在很多底层框架中都会用得到,比如struts,Spring等都用到了动态代理,它的作用很简单,就是将你要使用的类,重新生成一个子类或本类,这样框架就可以利用这个新生成的类做一些事情,比如在该类的方法前后加一些代码。。

这样的话,你想像一下,你是不是不用修改任何已经编写好的代码,只要使用代理就可以灵活的加入任何东西,将来不喜欢了,不用也不会影响原来的代码。

动态代理模式的基本介绍

  1. 代理对象,不需要实现接口,但是目标对象要实现接口,否则不能用动态代理
  2. 代理对象的生成,是利用 JDK 的 API,动态的在内存中构建代理对象
  3. 动态代理也叫做:JDK 代理、接口代理

JDK 中生成代理对象的 API

  1. 代理类所在包:java.lang.reflect.Proxy
  2. JDK 实现代理只需要使用 newProxyInstance 方法,但是该方法需要接收三个参数,完整的写法是:
    static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces,InvocationHandler h)

动态代理应用实例

应用实例要求:将前面的静态代理改进成动态代理模式(即:JDK 代理模式)

思路图解(类图)

代码实现

ITeacherDao

package com.nemo.proxy.dynamic;//接口public interface ITeacherDao {    void teach(); // 授课方法    void sayHello(String name);}

TeacherDao

package com.nemo.proxy.dynamic;public class TeacherDao implements ITeacherDao {    @Override    public void teach() {        System.out.println(" 老师授课中.... ");    }    @Override    public void sayHello(String name) {        System.out.println("hello " + name);    }}

ProxyFactory

package com.nemo.proxy.dynamic;import java.lang.reflect.InvocationHandler; import java.lang.reflect.Method;import java.lang.reflect.Proxy;public class ProxyFactory {    //维护一个目标对象,Object     private Object target;    //构造器,对 target  进行初始化    public ProxyFactory(Object target) {        this.target = target;    }    //给目标对象  生成一个代理对象    public Object getProxyInstance() {        //说明        /*         *  public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class
[] interfaces, InvocationHandler h) * //1. ClassLoader loader : 指定当前目标对象使用的类加载器, 获取加载器的方法固定 * //2. Class
[] interfaces: 目标对象实现的接口类型,使用泛型方法确认类型 * //3. InvocationHandler h : 事情处理,执行目标对象的方法时,会触发事情处理器方法, 会把当前执行 * 的目标对象方法作为参数传入 */ return Proxy.newProxyInstance(target.getClass().getClassLoader(), target.getClass().getInterfaces(), new InvocationHandler() { @Override public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable { System.out.println("JDK 代理开始~~"); //反射机制调用目标对象的方法 Object returnVal = method.invoke(target, args); System.out.println("JDK 代理提交"); return returnVal; } }); }}

Client

package com.nemo.proxy.dynamic;public class Client {    public static void main(String[] args) {        //创建目标对象        ITeacherDao target = new TeacherDao();        //给目标对象,创建代理对象, 可以转成 ITeacherDao        ITeacherDao proxyInstance = (ITeacherDao)new ProxyFactory(target).getProxyInstance();        // proxyInstance=class com.sun.proxy.$Proxy0 内存中动态生成了代理对象        System.out.println("proxyInstance=" + proxyInstance.getClass());        //通过代理对象,调用目标对象的方法        //proxyInstance.teach();        proxyInstance.sayHello(" tom ");    }}

Cglib 代理

Cglib 代理模式的基本介绍

  1. 静态代理和 JDK 代理模式都要求目标对象是实现一个接口,但是有时候目标对象只是一个单独的对象,并没有实现任何的接口,这个时候可使用目标对象子类来实现代理-这就是 Cglib 代理
  2. Cglib 代理也叫作子类代理,它是在内存中构建一个子类对象从而实现对目标对象功能扩展, 有些书也将Cglib 代理归属到动态代理。
  3. Cglib 是一个强大的高性能的代码生成包,它可以在运行期扩展 java 类与实现 java 接口.它广泛的被许多 AOP 的框架使用,例如 Spring AOP,实现方法拦截
  4. 在 AOP 编程中如何选择代理模式:
    1. 目标对象需要实现接口,用 JDK 代理
    2. 目标对象不需要实现接口,用 Cglib 代理
  5. Cglib 包的底层是通过使用字节码处理框架 ASM 来转换字节码并生成新的类

Cglib 代理模式实现步骤

  1. 需要引入 cglib 的 jar 文件
  2. 在内存中动态构建子类,注意代理的类不能为 final,否则报错java.lang.IllegalArgumentException:
  3. 目标对象的方法如果为 final/static,那么就不会被拦截,即不会执行目标对象额外的业务方法.

Cglib 代理模式应用实例

应用实例要求:将前面的案例用 Cglib 代理模式实现

思路图解(类图)

代码实现+Debug 源码[待 debug]

TeacherDao

package com.nemo.proxy.cglib;public class TeacherDao {    public String teach() {        System.out.println(" 老师授课中,我是 cglib 代理,不需要实现接口 ");         return "hello";    }}

ProxyFactory

package com.nemo.proxy.cglib;import java.lang.reflect.Method;import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor; import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;public class ProxyFactory implements MethodInterceptor {    //维护一个目标对象     private Object target;    //构造器,传入一个被代理的对象    public ProxyFactory(Object target) {        this.target = target;    }    //返回一个代理对象: 是 target  对象的代理对象    public Object getProxyInstance() {        //1. 创建一个工具类        Enhancer enhancer = new Enhancer();        //2. 设置父类        enhancer.setSuperclass(target.getClass());        //3. 设置回调函数        enhancer.setCallback(this);        //4. 创建子类对象,即代理对象        return enhancer.create();    }    //重写    intercept 方法,会调用目标对象的方法    @Override    public Object intercept(Object arg0, Method method, Object[] args, MethodProxy arg3) throws Throwable {        System.out.println("Cglib 代理模式 ~~ 开始");         Object returnVal = method.invoke(target, args);         System.out.println("Cglib 代理模式 ~~ 提交");         return returnVal;    }}

Client

package com.nemo.proxy.cglib;public class Client {    public static void main(String[] args) {        //创建目标对象        TeacherDao target = new TeacherDao();        //获取到代理对象,并且将目标对象传递给代理对象        TeacherDao proxyInstance = (TeacherDao)new ProxyFactory(target).getProxyInstance();        //执行代理对象的方法,触发 intecept  方法,从而实现 对目标对象的调用        String res = proxyInstance.teach();         System.out.println("res=" + res);    }}

几种常见的代理模式介绍——几种变体

  1. 防火墙代理
    内网通过代理穿透防火墙,实现对公网的访问。
  2. 缓存代理
    比如:当请求图片文件等资源时,先到缓存代理取,如果取到资源则 ok,如果取不到资源,再到公网或者数据库取,然后缓存。
  3. 远程代理
    远程对象的本地代表,通过它可以把远程对象当本地对象来调用。远程代理通过网络和真正的远程对象沟通信息。
  4. 同步代理:主要使用在多线程编程中,完成多线程间同步工作同步代理:主要使用在多线程编程中,完成多线程间同步工作

正向代理

正向代理:如上网,隐藏客户端信息。

其实,正向与反向是对于我们的客户端来说的,我们要上网,如果它帮我们去上网,那它就是一个正向代理;如果它帮我们的对方服务器,那它就是一个反向代理。

比如上网,我们想要访问谷歌,如果访问不上,那么我们可以搭建一台正向代理服务器,去购买网上的代理服务器,我们为客户端电脑配置上代理服务器的地址,以后电脑想要访问所有的网址,都会由代理服务器帮我们去访问,访问拿到内容以后再帮我们返回。

所以我们看到的是,我们自己搭建的服务器是帮我们进行上网,这个就是正向代理。

如果我们使用了正向代理,由于我们的请求是发给我们的代理服务器,由代理服务器转给我们的整个互联网,所以互联网上看到的所有的访问的ip地址都是来源于代理服务器的ip,这就隐藏了客户端地址信息。

反向代理

反向代理:屏蔽内网服务器信息,负载均衡访问。

反向代理在我们搭建集群环境的时候非常重要。

比如有人访问我们的商城,我们的商城有我们的后台服务集群,这个集群的每一个服务器我们都可能要在内网部署,这是一个内网ip,不可能把每一个服务器的外网ip暴露给外界,这样容易引起攻击。那我们为了别人能够找到我们的内网集群,我们就可以在集群的前面前置一个服务器,这个服务器就叫反向代理。

比如我们前置一个nginx,这个nginx是拥有公网ip的,大家都可以进行访问,无论你在中国还是美国我们都可以来进行访问。但是如果我们去访问我们这个公网的服务器,它会代转给我们的服务集群。它相当于对外界屏蔽了我们整个内网服务集群的信息。

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