Java結構型模式之代理模式詳解

2023-02-20 06:00:38

一.介紹

在代理模式（Proxy Pattern）屬於結構型模式。在代理模式中，我們對一個物件提供一個代理物件，使用代理物件控制原物件的參照，目的是為了透明的控制物件存取

二.UML類圖

三.代理模式分類

Java中的代理按照代理類生成時機不同分為靜態代理和動態代理，靜態代理的代理類在編譯器就生成，而動態代理的代理類在Java執行時動態生成。動態代理又分為JDK代理和CGLib代理。

四.靜態代理

業務程式碼

/**
 * 靜態代理
 */
public interface Pay {
    void pay();
}
//真實類
class Alipay implements Pay {
    @Override
    public void pay() {
        System.out.println("支付寶支付");
    }
}
//代理類
class AlipayProxy implements Pay{
    //組合真實物件
    private final Alipay alipay = new Alipay();
    @Override
    public void pay() {
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        alipay.pay();
        System.out.println("執行了" + (System.currentTimeMillis()-startTime) + "毫秒"); //支付寶支付 執行了0毫秒
    }
}

測試程式碼

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        new AlipayProxy().pay();
    }
}

五.靜態代理的優缺點

優點

符合開閉原則
功能增強無需改動原業務程式碼(解耦)

缺點

一個具體類就要產生一個代理類，可能會造成類爆炸

六.動態代理

為了彌補靜態代理的缺點，引入了動態代理

1.JDK動態代理（利用Java提供的代理機制）

業務程式碼

/**
 * JDK動態代理
 */
public interface Pay {
    void pay();
}
//真實類
class Alipay implements Pay {
    @Override
    public void pay() {
        System.out.println("支付寶支付");
    }
}
class PayProxy {
    //組合真實物件
    private Pay pay;
    public PayProxy(Pay pay) {
        this.pay = pay;
    }
    public Pay getProxy() {
        return (Pay) Proxy.newProxyInstance(getClass().getClassLoader(), pay.getClass().getInterfaces(), new InvocationHandler() {
            @Override
            public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
                long startTime = System.currentTimeMillis();
                Object result = method.invoke(pay, args);
                System.out.println("執行了" + (System.currentTimeMillis() - startTime) + "毫秒");
                return result;
            }
        });
    }
}

測試程式碼

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        PayProxy payProxy = new PayProxy(new Alipay());
        Pay pay = payProxy.getProxy();
        pay.pay(); //支付寶支付 執行了0毫秒
    }
}

我們通過arthas工具進行反編譯，可以找到真正的代理類$Proxy0

//代理物件
public final class $Proxy0 extends Proxy implements Pay {
    private static Method m3;
    public $Proxy0(InvocationHandler invocationHandler) {
        super(invocationHandler);
    }
    static {
        // 通過反射獲取名叫pay的menthod
        m3 = Class.forName("com.designpattern.structure.proxy.v2.Pay").getMethod("pay", new Class[0]);
        return;
    }
    public final void pay() {
        // h是invocationHandler物件
        this.h.invoke(this, m3, null);
        return;
    }
}

總結執行流程如下

測試程式碼裡執行了pay.pay()
根據多型的特性，執行的是代理類($Proxy0)中的pay方法
代理類($Proxy0)中的pay方法中執行了invocationHandler物件的invoke方法
invocationHandler物件的invoke方法就是業務程式碼中傳入的匿名內部類中重寫的invoke方法
在重寫的invoke方法中通過反射呼叫真實物件alipay的pay方法

2.CGLib動態代理

JDK動態代理要求必須定義介面，如果沒有定義介面，就可以使用CGLib動態代理，CGLib為JDK的動態代理提供了很好的補充

首先引入cglib-3.3.0.jar與asm-9.0.jar

業務程式碼

//真實物件
class Alipay implements Pay {
    @Override
    public void pay() {
        System.out.println("支付寶支付");
    }
}
class AlipayProxy implements MethodInterceptor {
    //組合真實物件
    private Alipay alipay = new Alipay();
    public Alipay getProxy(){
        Enhancer enhancer = new Enhancer();
        enhancer.setSuperclass(Alipay.class);
        //設定回撥函數
        enhancer.setCallback(this);
        //返回代理物件
        return (Alipay) enhancer.create();
    }
    @Override
    public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        Object result = method.invoke(alipay, args);
        System.out.println("執行了" + (System.currentTimeMillis() - startTime) + "毫秒");
        return result;
    }
}

測試程式碼

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Alipay proxy = new AlipayProxy().getProxy();
        proxy.pay(); //支付寶支付 執行了0毫秒
    }
}

七.JDK代理與CGLIB代理對比

JDK代理要求必須定義介面，CGLib不用
CGLib的原理是動態生成被代理類的子類，所以類和方法都不能定義成final
CGLib代理速度＞JDK代理速度的場景：JDK1.6之前、JDK1.6與JDK1.7進行大量呼叫，其餘場景JDK代理速度更快(因此在有介面的情況下推薦使用JDK動態代理)

八.代理模式的優缺點

優點

保護真實物件，使用代理物件與使用者端互動
符合開閉原則
使用者端與真實物件之間解耦

缺點

代理類的建立，增加了系統複雜度

九.使用場景

1.功能擴充套件：紀錄檔、監控、事務

2.控制管理：許可權、限流

3.遠端代理：FeignClient、RMI

4.動態邏輯：mybatis mapper、jpa

5.延遲載入：虛代理

十.通用的動態代理實現(拓展)

上文提到靜態代理是一個具體類產生一個代理類，可能會造成類爆炸，我們現在反觀動態代理則是一個介面產生一個代理類，也可能會造成類爆炸，所以這裡給出一個較為通用的實現

業務程式碼

//記錄執行的時間的通用類
public class TimeRecordProxy<T> {
    private final T target;
    public TimeRecordProxy(T target) {
        this.target = target;
    }
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public T getProxy() {
        return (T) Proxy.newProxyInstance(this.getClass().getClassLoader(),
                target.getClass().getInterfaces(),
                this::invoke);
    }
    private Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws InvocationTargetException, IllegalAccessException {
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        Object result = method.invoke(target, args);
        System.out.println("執行了" + (System.currentTimeMillis()-startTime) + "毫秒");
        return result;
    }
}

測試程式碼

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        TimeRecordProxy<Pay> timeRecordProxy = new TimeRecordProxy<>(new Alipay());
        timeRecordProxy.getProxy().pay(); //支付寶支付 執行了0毫秒
    }
}

Spring AOP是代理模式的典型應用

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