Java教程

设计模式-代理模式

本文主要是介绍设计模式-代理模式,对大家解决编程问题具有一定的参考价值,需要的程序猿们随着小编来一起学习吧!

1.1 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

    image-20220623102116214

1.2 静态代理

1.2.1 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。

1.2.2 应用实例

思路分析图解(类图)

image-20220623102306481

代码实现

  1. 创建 ITeachService 接口

    public interface ITeachService {
    
        /**
         * 教学方法
         */
        public void teach();
    }
    
  2. 创建 TeachService 实现类

    public class TeachService implements ITeachService{
        @Override
        public void teach() {
            System.out.println(" 开始上课... ");
        }
    }
    
  3. 创建 TeachServiceProxy 代理类

    public class TeachServiceProxy implements ITeachService{
    
        private TeachService teachService;
    
        public TeachServiceProxy(TeachService teachService) {
            this.teachService = teachService;
        }
    
        @Override
        public void teach() {
            System.out.println(" 准备上课... ");
            teachService.teach();
            System.out.println(" 结束上课... ");
        }
    }
    
  4. 创建客户端调用

    public class Client {
    
        public static void main(String[] args) {
            TeachServiceProxy teachServiceProxy = new TeachServiceProxy(new TeachService());
            teachServiceProxy.teach();
    
            // 输出
            // 准备上课...
            // 开始上课...
            // 结束上课...
    
        }
    }
    

1.2.3 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。

1.3 动态代理

1.3.1 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。

1.3.2 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(ClassLoaderloader, Class<?>[]interfaces, InvocationHandlerh)

1.3.3 动态代理应用实例

将前面的静态代理改进成动态代理模式

思路图解(类图)

image-20220623103106666

代码实现

  1. 创建 ITeachService 接口

    public interface ITeachService {
    
        public void teach();
    
        public void select(String name);
    
        public String answer(String answer);
    }
    
    
  2. 创建 TeachService 实现类

    public class TeachService implements ITeachService {
        @Override
        public void teach() {
            System.out.println(" 开始上课... ");
        }
    
        @Override
        public void select(String name) {
            System.out.println(" " + name + " 回答问题... ");
        }
    
        @Override
        public String answer(String answer) {
            System.out.println(" 答案是... ");
            return answer;
        }
    }
    
  3. 创建 TeachServiceProxy 代理类

    public class TeachServiceProxy {
    
        // 要代理的对象
        private Object target;
    
        // 构造方法
        public TeachServiceProxy(Object target) {
            this.target = target;
        }
    
        // 获取代理对象
        public Object getProxyInstance() {
            /**
             *  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,使用泛型方法确认类型
             *  3.InvocationHandler h:事件处理,执行目标对象的方法时,会触发当前事件处理器方法,会把当前执行的目标对象的方法作为参数传入
             */
            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(" 开始使用 JDK 代理...");
                    // 反射机制调用目标对象的方法
                    Object invoke = method.invoke(target, args);
                    System.out.println(" 结束使用 JDK 代理... ");
                    return invoke;
                }
            });
        }
    }
    
  4. 创建客户端调用

    public class Client {
    
        public static void main(String[] args) {
    
            // 创建目标对象
            TeachService teachService = new TeachService();
            // 创建代理类
            TeachServiceProxy teachServiceProxy = new TeachServiceProxy(teachService);
            // 获取代理对象
            ITeachService instance = (ITeachService) teachServiceProxy.getProxyInstance();
            // 调用方法
            instance.teach();
            instance.select("Tom");
            String answer = instance.answer("Java is best language");
            System.out.println(" answer = " + answer);
    
            // 输出
            // 开始使用 JDK 代理...
            // 开始上课...
            // 结束使用 JDK 代理...
            // 开始使用 JDK 代理...
            // Tom 回答问题...
            // 结束使用 JDK 代理...
            // 开始使用 JDK 代理...
            // 答案是...
            // 结束使用 JDK 代理...
            // answer = Java is best language
        }
    }
    

1.4 Cglib 代理

1.4.1 基本介绍

  1. 静态代理和 JDK 代理模式都要求目标对象实现一个接口,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 SpringAOP,实现方法拦截。
  4. 在AOP编程中如何选择代理模式:
    • 目标对象需要实现接口,用 JDK 代理
    • 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。

1.4.2 实现步骤

  1. 需要引入Cglib 的 Jar 包

    <dependency>
        <groupId>cglib</groupId>
        <artifactId>cglib</artifactId>
        <version>2.2.2</version>
    </dependency>
    
    <dependency>
        <groupId>asm</groupId>
        <artifactId>asm</artifactId>
        <version>3.2</version>
    </dependency>
    
    <dependency>
        <groupId>asm</groupId>
        <artifactId>asm-commons</artifactId>
        <version>3.2</version>
    </dependency>
    
    <dependency>
        <groupId>asm</groupId>
        <artifactId>asm-tree</artifactId>
        <version>3.2</version>
    </dependency>
    
  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。

1.4.3 应用实例

将前面的案例用Cglib代理模式实现

思路图解(类图)

image-20220623103838856

代码实现

  1. 创建 TeachService

    public class TeachService {
    
        public void teach() {
            System.out.println(" 开始上课... ");
        }
    
        public void select(String name) {
            System.out.println(" " + name + " 回答问题... ");
        }
    
        public String answer(String answer) {
            System.out.println(" 答案是... ");
            return answer;
        }
    
    }
    
  2. 创建 TeachServiceProxy 代理类

    public class TeachServiceProxy implements MethodInterceptor {
    
        // 目标对象
        private Object target;
    
        // 构造器
        public TeachServiceProxy(Object target) {
            this.target = target;
        }
    
        // 创建一个 代理对象
        public Object getProxyInstance() {
            // 1.创建工具类
            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 o, Method method, Object[] args, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
            System.out.println(" 开始 cglib 代理... ");
            Object invoke = method.invoke(target, args);
            System.out.println(" 结束 cglib 代理... ");
            return invoke;
        }
    }
    
  3. 创建客户端调用

    public class Client {
    
        public static void main(String[] args) {
    
            // 创建目标对象
            TeachService teachService = new TeachService();
            // 创建代理类
            TeachServiceProxy teachServiceProxy = new TeachServiceProxy(teachService);
            // 获取代理对象
            TeachService instance = (TeachService) teachServiceProxy.getProxyInstance();
            // 调用方法
            instance.teach();
            instance.select("Tom");
            String answer = instance.answer("Java is best language");
            System.out.println(" answer = " + answer);
    
            // 输出
            // 开始 cglib 代理...
            // 开始上课...
            // 结束 cglib 代理...
            // 开始 cglib 代理...
            // Tom 回答问题...
            // 结束 cglib 代理...
            // 开始 cglib 代理...
            // 答案是...
            // 结束 cglib 代理...
            // answer = Java is best language
    
        }
    }
    

1.5 常见的代理模式

  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。
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