Java代理模式實例代碼分析

Java代理模式實例代碼分析

1. 代理模式概述

代理模式（Proxy Pattern）是Java中常用的設計模式之一，屬于結構型模式。它通過創建一個代理對象來控制對目標對象的訪問，從而在不改變目標對象的情況下，增強或修改其行為。代理模式的核心思想是為其他對象提供一個代理，并由代理對象控制對原對象的引用。

代理模式的主要應用場景包括： - 遠程代理：為遠程對象提供本地代理，隱藏網絡通信細節。 - 虛擬代理：延遲創建開銷較大的對象，直到真正需要時才創建。 - 保護代理：控制對敏感對象的訪問權限。 - 智能引用代理：在訪問對象時執行額外的操作，如記錄日志、緩存等。

代理模式的結構通常包括以下角色： - Subject（抽象主題）：定義目標對象和代理對象的共同接口。 - RealSubject（真實主題）：實現抽象主題接口，是代理模式中的目標對象。 - Proxy（代理）：實現抽象主題接口，并持有對真實主題的引用，負責控制對真實主題的訪問。

2. 靜態代理

靜態代理是最簡單的代理模式實現方式。在靜態代理中，代理類和目標類都實現相同的接口，代理類通過持有目標類的實例來調用目標類的方法，并在調用前后添加額外的邏輯。

2.1 靜態代理示例代碼

以下是一個靜態代理的示例代碼：

// 抽象主題接口
interface Subject {
    void request();
}

// 真實主題類
class RealSubject implements Subject {
    @Override
    public void request() {
        System.out.println("RealSubject: Handling request.");
    }
}

// 代理類
class Proxy implements Subject {
    private RealSubject realSubject;

    public Proxy(RealSubject realSubject) {
        this.realSubject = realSubject;
    }

    @Override
    public void request() {
        // 前置處理
        System.out.println("Proxy: Pre-processing request.");
        
        // 調用真實主題的方法
        realSubject.request();
        
        // 后置處理
        System.out.println("Proxy: Post-processing request.");
    }
}

// 客戶端代碼
public class StaticProxyDemo {
    public static void main(String[] args) {
        RealSubject realSubject = new RealSubject();
        Proxy proxy = new Proxy(realSubject);
        proxy.request();
    }
}

2.2 靜態代理分析

• 優點：
  • 實現簡單，易于理解。
  • 可以在不修改目標對象的情況下增強其功能。
• 缺點：
  • 每個代理類只能代理一個目標類，如果需要代理多個類，則需要編寫多個代理類，導致代碼冗余。
  • 如果接口發生變化，代理類和目標類都需要修改，增加了維護成本。

3. 動態代理

動態代理是Java中更靈活的代理模式實現方式。與靜態代理不同，動態代理在運行時動態生成代理類，無需手動編寫代理類。Java提供了兩種動態代理機制：基于接口的JDK動態代理和基于類的CGLIB動態代理。

3.1 JDK動態代理

JDK動態代理是Java標準庫提供的動態代理實現方式。它基于接口生成代理類，因此目標類必須實現至少一個接口。

3.1.1 JDK動態代理示例代碼

以下是一個JDK動態代理的示例代碼：

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;

// 抽象主題接口
interface Subject {
    void request();
}

// 真實主題類
class RealSubject implements Subject {
    @Override
    public void request() {
        System.out.println("RealSubject: Handling request.");
    }
}

// 動態代理處理器
class DynamicProxyHandler implements InvocationHandler {
    private Object target;

    public DynamicProxyHandler(Object target) {
        this.target = target;
    }

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        // 前置處理
        System.out.println("DynamicProxy: Pre-processing request.");
        
        // 調用目標對象的方法
        Object result = method.invoke(target, args);
        
        // 后置處理
        System.out.println("DynamicProxy: Post-processing request.");
        
        return result;
    }
}

// 客戶端代碼
public class JDKDynamicProxyDemo {
    public static void main(String[] args) {
        RealSubject realSubject = new RealSubject();
        Subject proxy = (Subject) Proxy.newProxyInstance(
            realSubject.getClass().getClassLoader(),
            realSubject.getClass().getInterfaces(),
            new DynamicProxyHandler(realSubject)
        );
        proxy.request();
    }
}

3.1.2 JDK動態代理分析

• 優點：
  • 無需手動編寫代理類，減少了代碼冗余。
  • 支持代理多個接口。
• 缺點：
  • 只能代理實現了接口的類。
  • 性能略低于靜態代理。

3.2 CGLIB動態代理

CGLIB（Code Generation Library）是一個強大的代碼生成庫，可以在運行時動態生成類的子類作為代理類。與JDK動態代理不同，CGLIB可以代理沒有實現接口的類。

3.2.1 CGLIB動態代理示例代碼

以下是一個CGLIB動態代理的示例代碼：

import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;
import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;
import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;

// 真實主題類
class RealSubject {
    public void request() {
        System.out.println("RealSubject: Handling request.");
    }
}

// 動態代理攔截器
class CglibProxyInterceptor implements MethodInterceptor {
    @Override
    public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {
        // 前置處理
        System.out.println("CglibProxy: Pre-processing request.");
        
        // 調用目標對象的方法
        Object result = proxy.invokeSuper(obj, args);
        
        // 后置處理
        System.out.println("CglibProxy: Post-processing request.");
        
        return result;
    }
}

// 客戶端代碼
public class CglibDynamicProxyDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Enhancer enhancer = new Enhancer();
        enhancer.setSuperclass(RealSubject.class);
        enhancer.setCallback(new CglibProxyInterceptor());
        
        RealSubject proxy = (RealSubject) enhancer.create();
        proxy.request();
    }
}

3.2.2 CGLIB動態代理分析

• 優點：
  • 可以代理沒有實現接口的類。
  • 性能優于JDK動態代理。
• 缺點：
  • 需要引入第三方庫（CGLIB）。
  • 無法代理final類或final方法。

4. 代理模式的應用場景

代理模式在實際開發中有廣泛的應用，以下是一些常見的應用場景：

4.1 遠程代理

遠程代理用于隱藏網絡通信細節，客戶端通過代理對象訪問遠程服務。例如，Java RMI（遠程方法調用）就是基于遠程代理實現的。

4.2 虛擬代理

虛擬代理用于延遲創建開銷較大的對象。例如，在加載大圖片時，可以使用虛擬代理先顯示縮略圖，等真正需要時再加載完整圖片。

4.3 保護代理

保護代理用于控制對敏感對象的訪問權限。例如，在權限管理系統中，只有具有特定權限的用戶才能訪問某些資源。

4.4 智能引用代理

智能引用代理用于在訪問對象時執行額外的操作。例如，在訪問數據庫時，可以使用代理對象記錄日志或緩存查詢結果。

5. 總結

代理模式是一種強大的設計模式，通過引入代理對象，可以在不修改目標對象的情況下增強或修改其行為。靜態代理實現簡單，但靈活性較差；動態代理（JDK和CGLIB）則提供了更高的靈活性，適用于復雜的應用場景。

在實際開發中，應根據具體需求選擇合適的代理模式實現方式。如果需要代理接口，可以選擇JDK動態代理；如果需要代理類，可以選擇CGLIB動態代理。通過合理使用代理模式，可以提高代碼的可維護性和擴展性。