设计模式(12)--Proxy(代理模式)--结构型

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1.模式定义:

　　代理模式是对象的结构模式。代理模式给某一个对象提供一个代理对象，并由代理对象控制对原对象的引用。

2.模式特点:

　　而对一个对象进行访问控制的一个原因是为了只有在我们确实需要这个对象时才对它进行创建和初始化。它是给某一个对象提供一个替代者(占位者),使之在client对象和subject对象之间编码更有效率。代理可以提供延迟实例化(lazy instantiation),控制访问, 等等，包括只在调用中传递。 一个处理纯本地资源的代理有时被称作虚拟代理。远程服务的代理常常称为远程代理。强制 控制访问的代理称为保护代理。

在需要用比较通用和复杂的对象指针代替简单的指针的时候，使用 代理模式。下面是一些可以使用代理模式常见情况：

　　　　1) 远程代理（Remote  Proxy）为一个位于不同的地址空间的对象提供一个本地的代理对象。这个不同的地址空间可以是在同一台主机中，也可是在另一台主机中，远程代理又叫做大使(Ambassador)

　　　　2) 虚拟代理（Virtual Proxy）根据需要创建开销很大的对象。如果需要创建一个资源消耗较大的对象，先创建一个消耗相对较小的对象来表示，真实对象只在需要时才会被真正创建。 

　　　　3) 保护代理（Protection Proxy）控制对原始对象的访问。保护代理用于对象应该有不同的访问权限的时候。

　　　　4) 智能指引（Smart Reference）取代了简单的指针，它在访问对象时执行一些附加操作。

　　　　5) Copy-on-Write代理：它是虚拟代理的一种，把复制（克隆）操作延迟到只有在客户端真正需要时才执行。一般来说，对象的深克隆是一个开销较大的操作，Copy-on-Write代理可以让这个操作延迟，只有对象被用到的时候才被克隆。

　　　　6)Cache代理。

　　　　7)防火墙（Firewall）代理。

　　　　8)同步化（Synchronization）代理。

3.使用场景:

　　(1)当我们需要使用的对象很复杂或者需要很长时间去构造，这时就可以使用代理模式(Proxy)。

例如：如果构建一个对象很耗费时间和计算机资源，代理模式(Proxy)允许我们控制这种情况，直到我们需要使用实际的对象。一个代理(Proxy)通常包含和将要使用的对象同样的方法，一旦开始使用这个对象，这些方法将通过代理(Proxy)传递给实际的对象。 一些可以使用代理模式(Proxy)的情况：

　　　　[1]一个对象，比如一幅很大的图像，需要载入的时间很长。　　　　

　　　　[2]一个需要很长时间才可以完成的计算结果，并且需要在它计算过程中显示中间结果

　　　　[3]一个存在于远程计算机上的对象，需要通过网络载入这个远程对象则需要很长时间，特别是在网络传输高峰期。

　　　　[4]一个对象只有有限的访问权限，代理模式(Proxy)可以验证用户的权限

　　(2)代理模式(Proxy)也可以被用来区别一个对象实例的请求和实际的访问.

　　　　例如：在程序初始化过程中可能建立多个对象，但并不都是马上使用，代理模式(Proxy)可以载入需要的真正的对象。这是一个需要载入和显示一幅很大的图像的程序，当程序启动时，就必须确定要显示的图像，但是实际的图像只能在完全载入后才可以显示！这时我们就可以使用代理模式(Proxy)。

4.模式实现:　　

　　所谓代理，就是一个人或者机构代表另一个人或者机构采取行动。在一些情况下，一个客户不想或者不能够直接引用一个对象，而代理对象可以在客户端和目标对象之间起到中介的作用。

　　代理模式类图如下：

在代理模式中的角色：

　　 (1)抽象对象角色：

　　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。

public abstract class AbstractObject {
    //操作
    public abstract void operation();
}

　　(2)目标对象角色：

       定义了代理对象所代表的目标对象。

public class RealObject extends AbstractObject {
    @Override
    public void operation() {
        //一些操作
        System.out.println("一些操作");
    }
}

　 　(3)代理对象角色：

　　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。

public class ProxyObject extends AbstractObject{
    RealObject realObject = new RealObject();
    @Override
    public void operation() {
        //调用目标对象之前可以做相关操作
        System.out.println("before");
        realObject.operation();
        //调用目标对象之后可以做相关操作
        System.out.println("after");
    }
}

　(4)客户端

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        AbstractObject obj = new ProxyObject();
        obj.operation();
    }
}

　  　从上面的例子可以看出代理对象将客户端的调用委派给目标对象，在调用目标对象的方法之前跟之后都可以执行特定的操作。

静态代理

　　静态代理在使用时,需要定义接口或者父类,被代理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.

　　下面举个案例来解释:

　　模拟保存动作,定义一个保存动作的接口:IUserDao.java,然后目标对象实现这个接口的方法UserDao.java,此时如果使用静态代理方式,就需要在代理对象(UserDaoProxy.java)中也实现IUserDao接口.调用的时候通过调用代理对象的方法来调用目标对象.

　　需要注意的是,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

代码示例:

　　(1)接口:IUserDao.java

/**
 * 接口
 */
public interface IUserDao {
    void save();
}

　　(2)目标对象:UserDao.java

/**
 * 接口实现
 * 目标对象
 */
public class UserDao implements IUserDao {
    public void save() {
        System.out.println("----已经保存数据!----");
    }
}

　　(3)代理对象:UserDaoProxy.java

/**
 * 代理对象,静态代理
 */
public class UserDaoProxy implements IUserDao{
    //接收保存目标对象
    private IUserDao target;
    public UserDaoProxy(IUserDao target){
        this.target=target;
    }
    public void save() {
        System.out.println("开始事务...");
        target.save();//执行目标对象的方法
        System.out.println("提交事务...");
    }
}

　　(4)测试类:App.java

/**
 * 测试类
 */
public class App {
    public static void main(String[] args) {
        //目标对象
        UserDao target = new UserDao();
        //代理对象,把目标对象传给代理对象,建立代理关系
        UserDaoProxy proxy = new UserDaoProxy(target);
        proxy.save();//执行的是代理的方法
    }
}

　　(5)静态代理总结:

[1]可以做到在不修改目标对象的功能前提下,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,类太多.同时,一旦接口增加方法,目标对象与代理对象都要维护.

　　如何解决静态代理中的缺点呢?答案是可以使用动态代理方式

 

动态代理

　　(1)动态代理有以下特点:

[1]代理对象,不需要实现接口

[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(需要我们指定创建代理对象/目标对象实现的接口的类型)

[3]动态代理也叫做:JDK代理,接口代理

　　(2)JDK中生成代理对象的API

　　代理类所在包:java.lang.reflect.Proxy

　　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 )

　　注意该方法是在Proxy类中是静态方法,且接收的三个参数依次为:

[1]ClassLoader loader,:指定当前目标对象使用类加载器,获取加载器的方法是固定的

[2]Class<?>[] interfaces,:目标对象实现的接口的类型,使用泛型方式确认类型

[3]InvocationHandler h:事件处理,执行目标对象的方法时,会触发事件处理器的方法,会把当前执行目标对象的方法作为参数传入

　　(3)代码示例:

　　接口类IUserDao.java以及接口实现类,目标对象UserDao是一样的,没有做修改.在这个基础上,增加一个代理工厂类(ProxyFactory.java),将代理类写在这个地方,然后在测试类(需要使用到代理的代码)中先建立目标对象和代理对象的联系,然后代用代理对象的中同名方法

　　　　[1]代理工厂类:ProxyFactory.java

/**
 * 创建动态代理对象
 * 动态代理不需要实现接口,但是需要指定接口类型
 */
public class ProxyFactory{
    //维护一个目标对象
    private Object target;
    public ProxyFactory(Object target){
        this.target=target;
    }
   //给目标对象生成代理对象
    public Object getProxyInstance(){
        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("开始事务2");
                        //执行目标对象方法
                        Object returnValue = method.invoke(target, args);
                        System.out.println("提交事务2");
                        return returnValue;
                    }
                }
        );
    }
}

　　　　[2]测试类:App.java

/**
 * 测试类
 */
public class App {
    public static void main(String[] args) {
        // 目标对象
        IUserDao target = new UserDao();
        // 【原始的类型 class cn.itcast.b_dynamic.UserDao】
        System.out.println(target.getClass());
 
        // 给目标对象，创建代理对象
        IUserDao proxy = (IUserDao) new ProxyFactory(target).getProxyInstance();
        // class $Proxy0   内存中动态生成的代理对象
        System.out.println(proxy.getClass());
 
        // 执行方法   【代理对象】
        proxy.save();
    }
}

　　　　(4)总结:

　　　　代理对象不需要实现接口,但是目标对象一定要实现接口,否则不能用动态代理

Cglib代理

　　上面的静态代理和动态代理模式都是要求目标对象是实现一个接口的目标对象,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,这个时候就可以使用以目标对象子类的方式类实现代理,这种方法就叫做:Cglib代理

　　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的扩展.

　　　　[1]JDK的动态代理有一个限制,就是使用动态代理的对象必须实现一个或多个接口,如果想代理没有实现接口的类,就可以使用Cglib实现.

　　　　[2]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和synaop,为他们提供方法的interception(拦截)

　　　　[3]Cglib包的底层是通过使用一个小而块的字节码处理框架ASM来转换字节码并生成新的类.不鼓励直接使用ASM,因为它要求你必须对JVM内部结构包括class文件的格式和指令集都很熟悉.

　　(1)Cglib子类代理实现方法:

　　　　[1]需要引入cglib的jar文件,但是Spring的核心包中已经包括了Cglib功能,所以直接引入pring-core-3.2.5.jar即可.

　　　　[2]引入功能包后,就可以在内存中动态构建子类

　　　　[3]代理的类不能为final,否则报错

　　　　[4]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.

　　(2)代码示例:

　　　　[1]目标对象类:UserDao.java

/**
 * 目标对象,没有实现任何接口
 */
public class UserDao {
    public void save() {
        System.out.println("----已经保存数据!----");
    }
}

　　　　[2]Cglib代理工厂:ProxyFactory.java

/**
 * Cglib子类代理工厂
 * 对UserDao在内存中动态构建一个子类对象
 */
public class ProxyFactory implements MethodInterceptor{
    //维护目标对象
    private Object target;
    public ProxyFactory(Object target) {
        this.target = target;
    }
    //给目标对象创建一个代理对象
    public Object getProxyInstance(){
        //1.工具类
        Enhancer en = new Enhancer();
        //2.设置父类
        en.setSuperclass(target.getClass());
        //3.设置回调函数
        en.setCallback(this);
        //4.创建子类(代理对象)
        return en.create();
    }
    @Override
    public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {
        System.out.println("开始事务...");
        //执行目标对象的方法
        Object returnValue = method.invoke(target, args);
        System.out.println("提交事务...");
        return returnValue;
    }
}

　　　　[3]测试类:

/**
 * 测试类
 */
public class App {
    @Test
    public void test(){
        //目标对象
        UserDao target = new UserDao();
        //代理对象
        UserDao proxy = (UserDao)new ProxyFactory(target).getProxyInstance();
        //执行代理对象的方法
        proxy.save();
    }
}

在Spring的AOP编程中:

　　如果加入容器的目标对象有实现接口,用JDK代理

　　如果目标对象没有实现接口,用Cglib代理

5.优缺点:

　　(1)代理模式的优点：

[1]职责清晰。

[2]高扩展性。

[3]智能化。

　　(2)代理模式的缺点：

[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。

[3]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。

[4]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。

6.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。

7.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。