Java 设计模式-代理模式

目录

概述

一. 什么是代理模式

1. 举例说明

二. 代理模式作用

1. 保护代理

2. 增强功能

3. 代理交互

4. 远程代理:

三. 代理模式3个角色

四. 静态代理

1. 代码示例:

五. JDK动态代理

1. 代码示例:

六. CGLIB 动态代理

1.代码示例

 七. JDK动态代理和CGLIB动态代理区别

八. 两种在spring的使用


概述

        代理模式(Proxy Pattern)是设计模式中的一种结构型模式,其核心思想是通过创建一个代理对象来间接访问实际对象(也称为主题对象),从而在不改变实际对象的前提下,为实际对象添加额外的功能或控制。

代理模式根据实现方式可分:

  1. 接口实现:某个类必须有实现的接口,如果某个类没有实现接口,那么这个类就不能通过 JDK 产生动态代理了
    1. 静态代理
    2. 动态代理
  2. 继承实现:是 CGLIB 通过动态生成一个需要被代理类的子类(即被代理类作为父类),该子类重写被代理类的所有不是 final 修饰的方法,(使用 Java 反射技术创建代理类的实例)CGLIB 是一个第三方库

一. 什么是代理模式

        代理模式就是给一个对象提供一个代理,并由代理对象控制对原对象的引用。它使得客户不能直接与真正的目标对象通信。代理对象是目标对象的代表,其他需要与这个目标对象打交道的操作都是和这个代理对象在交涉。

        代理对象可以在客户端和目标对象之间起到中介的作用,这样起到了的作用和保护了目标对象的,同时也在一定程度上面减少了系统的耦合度。

1. 举例说明

        以卖房为例:房东 A 要卖房,客户 B 要买房,

没有代理模式情况:

  1. 房东 A 要卖房(可能要贴小广告卖房)
  2. 带买家 B 来看房
  3. 买家 B 非常满意,交易达成(出售成功)

使用代理模式:

  1. 房东 A 要卖房
  2. 找到代理 C ,由 C 去做卖房信息发布
  3. 代理 C 带有购买意向的客户看房
  4. 买家 B 很满意,交易达成

在这个例子中房东只需找到代理即可,其他发布房源信息和看房都由代理去做。

二. 代理模式作用

1. 保护代理

        代理可以为实际对象提供一层保护,确保对象不会被不信任的调用者直接访问。

2. 增强功能

        在程序中,需要给某个对象的功能进行功能增强的时候,可以考虑找一个代理进行增强,例如:Spring 框架中的 AOP 切面编程就是对代理模式的经典应用。

3. 代理交互

        在程序中,A对象无法和B对象直接交互时,也可以使用代理模式来解决。

4. 远程代理

        代理可以作为远程对象的本地代表,隐藏对象位于不同地址空间的事实,使得远程调用就像本地调用一样。

三. 代理模式3个角色

  1. 目标对象:目标对象也就是被代理对象(对应着被代理类)
  2. 代理对象:代理对象对应着代理类
  3. 公共接口:目标对象和代理对象的公共接口(目标对象和代理对象都需要实现这个接口)注意:在JDK中是通过接口实现代理的,但是在cglib中使用的是继承来实现动态代理的

UML图

四. 静态代理

        静态代理实现相对来比较简单,静态代理是代理模式中较简单的一种模式,它在编译时就已经确定代理类和目标类的关系。

1. 代码示例:

  1. 创建公共接口
    package com.demo.proxy;/*** 文件名:Subject* 创建者:* 创建时间:2024-09-05* 描述:公共接口*/
    public interface Subject {void info();
    }
    
  2. 创建目标类
    package com.demo.proxy;/*** 文件名:RealSubject* 创建者:* 创建时间:2024-09-05* 描述: 目标类*/
    public class RealSubject implements Subject{@Overridepublic void info() {System.out.println("被代理对象方法执行。。。");}
    }
    
  3. 创建代理类
    package com.demo.proxy;/*** 文件名:ProxySubject* 创建者:* 创建时间:2024-09-05* 描述: 代理类*/
    public class ProxySubject implements Subject{private Subject subject;public ProxySubject(Subject subject) {this.subject = subject;}@Overridepublic void info() {perReqs();subject.info();postReqs();}private void perReqs(){System.out.println("记录请求日志");}private void postReqs(){System.out.println("记录响应日志");}}
    
  4. 测试类
    package com.demo.proxy;/*** 文件名:Main* 创建者:* 创建时间:2024-09-05* 描述: 测试类*/
    public class Main {public static void main(String[] args) {//1.创建目标对象Subject subject = new RealSubject();//2.创建代理对象(将目标对象传入代理对象构造中)Subject sub = new ProxySubject(subject);sub.info();}
    }
    
  5. 测试结果

五. JDK动态代理

        java.lang.reflect 包中的Proxy类和InvocationHandler接口提供了生成动态代理类的能力。

        代理类在程序运行时利用反射机制动态创建而成,主要分为jdk动态代理cglib动态代理

        JDK 动态代理类的字节码在程序运行时由 Java 反射机制动态生成,无需手工编写它的源代码。
        动态代理类不仅简化了编程工作,而且提高了软件系统的可扩展性,因为 Java 反射机制可以生成任意类型的动态代理类。

1. 代码示例:

参数说明:

Proxy类的静态方法 newProxyInstance() 参数:

  • loader:类加载器,使用本类的类加载器即可,或者 target 对象的类加载器也行。
  • interfaces:接口数组,表示被代理类实现的接口,因可能会实现多个接口,所以这里是数组的形式。
  • InvocationHandler:核心,在这里创建一个内部实现类实现InvocationHandler接口,重写invoke方法
    invoke 里的参数 proxy 是代理类的实例,method是代理类的实例执行的方法,args则是执行的方法里面的参数,
    我们可以在这里对执行核心业务逻辑前后增加代码。method.invoke(target, args)这里是用了反射的原理让target对象去执行method方法。
  1. 定义接口
    package com.demo.proxy.dynamic;/*** 文件名:UserService* 创建者:* 创建时间:2024-09-05* 描述:业务服务接口*/
    public interface IUserService {boolean login(String name,String pwd);void signOut(String name);
    }
    
  2. 定义接口实现类(也就是业务实现类)
    package com.demo.proxy.dynamic;/*** 文件名:UserService* 创建者:* 创建时间:2024-09-05* 描述:业务实现类*/
    public class UserService implements IUserService{/*** 登录* @param name* @param pwd* @return*/@Overridepublic boolean login(String name,String pwd) {System.out.println(name+":登录成功");return true;}/*** 退出* @param name*/@Overridepublic void signOut(String name) {System.out.println(name +": 退出成功");}
    }
    
  3. 定义代理类(无需实现接口)
    package com.demo.proxy.dynamic;import java.lang.reflect.InvocationHandler;
    import java.lang.reflect.Method;
    import java.lang.reflect.Proxy;/*** 文件名:DefineProxy* 创建者:* 创建时间:2024-09-05* 描述:动态代理类*/
    public class DefineProxy {private Object target;public DefineProxy(Object target){this.target = target;}public Object createProxy(){return Proxy.newProxyInstance(DefineProxy.class.getClassLoader(), this.target.getClass().getInterfaces(), new InvocationHandler() {@Overridepublic Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {perName(method.getName());Object invoke = method.invoke(target, args);postName(method.getName());return invoke;}});}/*** 前置方法* @param name*/private void perName(String name){System.out.println(name+"方法-前置执行");}/*** 后置方法* @param name*/private void postName(String name){System.out.println(name+"方法-后置执行");}
    }
    
  4. 定义测试类
    package com.demo.proxy.dynamic;/*** 文件名:Main* 创建者:* 创建时间:2024-09-05* 描述:测试类*/
    public class Main {public static void main(String[] args) {//1.创建目标对象UserService userService = new UserService();//2.创建代理对象DefineProxy defineProxy = new DefineProxy(userService);//3.调用生成代理方法IUserService proxy = (IUserService) defineProxy.createProxy();//4.代理执行方法boolean flg = proxy.login("小明","12345");System.out.println("返回值:"+flg);System.out.println("=============================");proxy.signOut("小明");}
    }
    
  5. 测试结果截图
  6. 修改动态代理类(通过实现 InvocationHandler 接口来实现代理 )
    package com.demo.proxy.dynamic;import java.lang.reflect.InvocationHandler;
    import java.lang.reflect.Method;/*** 文件名:DefineProxyTwo* 创建者:宁贝贝* 创建时间:2024-09-05* 描述:动态代理类,通过实现接口*/
    public class DefineProxyTwo implements InvocationHandler {private Object target;public DefineProxyTwo(Object target){this.target = target;}@Overridepublic Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {perName(method.getName());Object res = method.invoke(target,args);postName(method.getName());return res;}/*** 前置方法* @param name*/private void perName(String name){System.out.println(name+"方法-前置执行");}/*** 后置方法* @param name*/private void postName(String name){System.out.println(name+"方法-后置执行");}
    }
    
  7. 修改测试类
    package com.demo.proxy.dynamic;import java.lang.reflect.Proxy;/*** 文件名:MainTwo* 创建者:* 创建时间:2024-09-05* 描述:测试类*/
    public class MainTwo {public static void main(String[] args) {//1.创建被代理对象UserService userService = new UserService();//2.获取被代理对象的类加载器,用作生成代理对象的必要参数ClassLoader classLoader = userService.getClass().getClassLoader();//3.获取被代理对象的实现接口,// 用作生成代理对象的必要参数// 方法映射就是基于这个参数实现的Class<?>[] interfaces = userService.getClass().getInterfaces();//4.获取被代理对象的增强主题类,用作生成代理对象的必要参数DefineProxyTwo defineProxyTwo = new DefineProxyTwo(userService);//5.生成代理对象的核心代码IUserService proxyInstance = (IUserService) Proxy.newProxyInstance(classLoader, interfaces, defineProxyTwo);// 使用代理对象执行方法proxyInstance.login("星星","765432");System.out.println("==========================");proxyInstance.signOut("星星");}
    }
    

六. CGLIB 动态代理

        JDK 中提供的生成动态代理类的机制有个鲜明的特点是:某个类必须有实现的接口,如果某个类没有实现接口,那么这个类就不能通过 JDK 产生动态代理了。

        CGLIB(Code Generation Library)是一个强大的、高性能、高质量的Code生成类库,它可以在运行期扩展Java类与实现Java接口。
        CGLIB 通过动态生成一个需要被代理类的子类(即被代理类作为父类),该子类重写被代理类的所有不是 final 修饰的方法,并在子类中采用方法拦截的技术拦截父类所有的方法调用,进而织入横切逻辑。此外,因为 CGLIB 采用整型变量建立了方法索引,这比使用 JDK 动态代理更快(使用 Java 反射技术创建代理类的实例)。

CGLib 创建某个类 A 的动态代理类的模式是:

  1. 查找 A 上的所有非 final 的 public 类型的方法定义;
  2. 将这些方法的定义转换成字节码;
  3. 将组成的字节码转换成相应的代理的 class 对象;
  4. 实现 MethodInterceptor 接口,用来处理 对代理类上所有方法的请求(这个接口和JDK动态代理InvocationHandler的功能和角色是一样的)

1.代码示例

  1. 定义普通业务类
    package com.demo.proxy.cglib;/*** 文件名:UserService* 创建者:* 创建时间:2024-09-05* 描述:一个普通的业务类*/
    public class UserService{/*** 登录* @param name* @param pwd* @return*/public boolean login(String name,String pwd) {System.out.println(name+":登录成功");return true;}/*** 退出* @param name*/public void signOut(String name) {System.out.println(name +": 退出成功");}
    }
    
  2. 定义CGLIB动态代理类
    package com.demo.proxy.cglib;import org.springframework.cglib.proxy.Enhancer;
    import org.springframework.cglib.proxy.MethodInterceptor;
    import org.springframework.cglib.proxy.MethodProxy;import java.lang.reflect.Method;/*** 文件名:CGLibProxy* 创建者:* 创建时间:2024-09-05* 描述:cglib动态代理类*/
    public class CGLibProxy implements MethodInterceptor {private Object target;public CGLibProxy(Object target) {this.target = target;}public Object createProxy(){//cglib中的增强器,用来创建动态代理Enhancer enhancer = new Enhancer();//设置要创建动态代理的类enhancer.setSuperclass(target.getClass());//设置回调,这里相当于是对于代理类上所有方法的调用,都会调用callback,而callback则需要实现intercept()方法进行拦截。enhancer.setCallback(this);//创建代理类return enhancer.create();}@Overridepublic Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {System.out.println("cglib 代理开始...");Object object = proxy.invokeSuper(obj,args);System.out.println("cglib 代理结束...");return object;}
    }
    
  3. 定义测试类
    package com.demo.proxy.cglib;/*** 文件名:Main* 创建者:* 创建时间:2024-09-05* 描述:测试类*/
    public class Main {public static void main(String[] args) {//1.创建被代理对象UserService userService = new UserService();//2.创建CGLibProxy对象CGLibProxy cgLibProxy = new CGLibProxy(userService);//3.调用createProxy创建代理对象UserService proxy = (UserService)cgLibProxy.createProxy();//4.代理执行方法boolean res = proxy.login("晓月","5676543");System.out.println("登录结果:"+res);System.out.println("--------------------------------");proxy.signOut("晓月");System.out.println("=================================");//其实上面那几个步骤可以一行代码全搞定UserService us = (UserService)new CGLibProxy(new UserService()).createProxy();boolean result = us.login("小红","13123123");System.out.println("登录结果:"+result);System.out.println("--------------------------------");us.signOut("小红");}
    }
    
  4. 测试结果

 七. JDK动态代理和CGLIB动态代理区别

  1. 实现原理:JDK动态代理是基于Java反射机制实现的,它要求目标类必须实现一个或多个接口,代理对象在运行时动态创建,通过实现目标类接口的方式来代理目标类。 CGLIB代理则是基于ASM字节码框架实现的,它可以代理没有实现接口的目标类。CGLIB在运行时通过动态生成目标类的子类来实现代理。
  2. 性能表现:JDK动态代理因为需要实现目标类接口,所以它的性能相对较低,但是它的应用场景更为广泛,适用于大多数情况下的代理需求。 CGLIB代理则因为不需要实现目标类接口,所以它的性能相对较高,但是它不能代理final类和final方法,以及一些无法生成子类的类。
  3. 应用场景:JDK动态代理适用于代理接口的场景,例如Spring中的事务处理、日志记录等。 CGLIB代理适用于代理类的场景,例如Spring中的AOP切面编程等。

八. 两种在spring的使用

        如果被代理对象实现了需要被代理的接口,则使用 JDK 的动态代理,否则便使用 CGLIB 代理,在spring中它会自动根据使用情况进行切换,但是如果你缺少CGLIB依赖肯定是会报错。需要添加 cglib 依赖包。

<dependency><groupId>cglib</groupId><artifactId>cglib</artifactId><version>3.3.0</version>
</dependency>

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