Java結(jié)構(gòu)型模式之代理模式詳解

更新時(shí)間：2023年02月17日 15:12:26 作者：非凡的小笨魚

這篇文章主要介紹了Java結(jié)構(gòu)型模式之代理模式，代理模式是常用的java設(shè)計(jì)模式，他的特征是代理類與委托類有同樣的接口，代理類主要負(fù)責(zé)為委托類預(yù)處理消息、過(guò)濾消息、把消息轉(zhuǎn)發(fā)給委托類，以及事后處理消息等

一.介紹
二.UML類圖
三.代理模式分類
四.靜態(tài)代理
五.靜態(tài)代理的優(yōu)缺點(diǎn)
六.動(dòng)態(tài)代理
七.JDK代理與CGLIB代理對(duì)比
八.代理模式的優(yōu)缺點(diǎn)
九.使用場(chǎng)景
十.通用的動(dòng)態(tài)代理實(shí)現(xiàn)(拓展)

一.介紹

在代理模式（Proxy Pattern）屬于結(jié)構(gòu)型模式。在代理模式中，我們對(duì)一個(gè)對(duì)象提供一個(gè)代理對(duì)象，使用代理對(duì)象控制原對(duì)象的引用，目的是為了透明的控制對(duì)象訪問(wèn)

二.UML類圖

三.代理模式分類

Java中的代理按照代理類生成時(shí)機(jī)不同分為靜態(tài)代理和動(dòng)態(tài)代理，靜態(tài)代理的代理類在編譯器就生成，而動(dòng)態(tài)代理的代理類在Java運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)生成。動(dòng)態(tài)代理又分為JDK代理和CGLib代理。

四.靜態(tài)代理

業(yè)務(wù)代碼

/**
 * 靜態(tài)代理
 */
public interface Pay {
    void pay();
}
//真實(shí)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(shí)對(duì)象
    private final Alipay alipay = new Alipay();
    @Override
    public void pay() {
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        alipay.pay();
        System.out.println("執(zhí)行了" + (System.currentTimeMillis()-startTime) + "毫秒"); //支付寶支付 執(zhí)行了0毫秒
    }
}

測(cè)試代碼

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

五.靜態(tài)代理的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)

符合開閉原則
功能增強(qiáng)無(wú)需改動(dòng)原業(yè)務(wù)代碼(解耦)

缺點(diǎn)

一個(gè)具體類就要產(chǎn)生一個(gè)代理類，可能會(huì)造成類爆炸

六.動(dòng)態(tài)代理

為了彌補(bǔ)靜態(tài)代理的缺點(diǎn)，引入了動(dòng)態(tài)代理

1.JDK動(dòng)態(tài)代理（利用Java提供的代理機(jī)制）

業(yè)務(wù)代碼

/**
 * JDK動(dòng)態(tài)代理
 */
public interface Pay {
    void pay();
}
//真實(shí)類
class Alipay implements Pay {
    @Override
    public void pay() {
        System.out.println("支付寶支付");
    }
}
class PayProxy {
    //組合真實(shí)對(duì)象
    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(zhí)行了" + (System.currentTimeMillis() - startTime) + "毫秒");
                return result;
            }
        });
    }
}

測(cè)試代碼

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(zhí)行了0毫秒
    }
}

我們通過(guò)arthas工具進(jìn)行反編譯，可以找到真正的代理類$Proxy0

//代理對(duì)象
public final class $Proxy0 extends Proxy implements Pay {
    private static Method m3;
    public $Proxy0(InvocationHandler invocationHandler) {
        super(invocationHandler);
    }
    static {
        // 通過(guò)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對(duì)象
        this.h.invoke(this, m3, null);
        return;
    }
}

總結(jié)執(zhí)行流程如下

測(cè)試代碼里執(zhí)行了pay.pay()
根據(jù)多態(tài)的特性，執(zhí)行的是代理類($Proxy0)中的pay方法
代理類($Proxy0)中的pay方法中執(zhí)行了invocationHandler對(duì)象的invoke方法
invocationHandler對(duì)象的invoke方法就是業(yè)務(wù)代碼中傳入的匿名內(nèi)部類中重寫的invoke方法
在重寫的invoke方法中通過(guò)反射調(diào)用真實(shí)對(duì)象alipay的pay方法

2.CGLib動(dòng)態(tài)代理

JDK動(dòng)態(tài)代理要求必須定義接口，如果沒(méi)有定義接口，就可以使用CGLib動(dòng)態(tài)代理，CGLib為JDK的動(dòng)態(tài)代理提供了很好的補(bǔ)充

首先引入cglib-3.3.0.jar與asm-9.0.jar

業(yè)務(wù)代碼

//真實(shí)對(duì)象
class Alipay implements Pay {
    @Override
    public void pay() {
        System.out.println("支付寶支付");
    }
}
class AlipayProxy implements MethodInterceptor {
    //組合真實(shí)對(duì)象
    private Alipay alipay = new Alipay();
    public Alipay getProxy(){
        Enhancer enhancer = new Enhancer();
        enhancer.setSuperclass(Alipay.class);
        //設(shè)置回調(diào)函數(shù)
        enhancer.setCallback(this);
        //返回代理對(duì)象
        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(zhí)行了" + (System.currentTimeMillis() - startTime) + "毫秒");
        return result;
    }
}

測(cè)試代碼

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

七.JDK代理與CGLIB代理對(duì)比

JDK代理要求必須定義接口，CGLib不用
CGLib的原理是動(dòng)態(tài)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(chǎng)景：JDK1.6之前、JDK1.6與JDK1.7進(jìn)行大量調(diào)用，其余場(chǎng)景JDK代理速度更快(因此在有接口的情況下推薦使用JDK動(dòng)態(tài)代理)

八.代理模式的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)

保護(hù)真實(shí)對(duì)象，使用代理對(duì)象與客戶端交互
符合開閉原則
客戶端與真實(shí)對(duì)象之間解耦

缺點(diǎn)

代理類的創(chuàng)建，增加了系統(tǒng)復(fù)雜度

九.使用場(chǎng)景

1.功能擴(kuò)展：日志、監(jiān)控、事務(wù)

2.控制管理：權(quán)限、限流

3.遠(yuǎn)程代理：FeignClient、RMI

4.動(dòng)態(tài)邏輯：mybatis mapper、jpa

5.延遲加載：虛代理

十.通用的動(dòng)態(tài)代理實(shí)現(xiàn)(拓展)

上文提到靜態(tài)代理是一個(gè)具體類產(chǎn)生一個(gè)代理類，可能會(huì)造成類爆炸，我們現(xiàn)在反觀動(dòng)態(tài)代理則是一個(gè)接口產(chǎn)生一個(gè)代理類，也可能會(huì)造成類爆炸，所以這里給出一個(gè)較為通用的實(shí)現(xiàn)

業(yè)務(wù)代碼

//記錄執(zhí)行的時(shí)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(zhí)行了" + (System.currentTimeMillis()-startTime) + "毫秒");
        return result;
    }
}

測(cè)試代碼

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(zhí)行了0毫秒
    }
}

Spring AOP是代理模式的典型應(yīng)用

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