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在软件开发中，设计模式是解决常见问题的经典解决方案。代理模式（Proxy Pattern）是结构型设计模式之一，它通过引入一个代理对象来控制对另一个对象的访问。代理模式在Java中有着广泛的应用，尤其是在需要控制对对象的访问、延迟初始化、日志记录、权限控制等场景中。
本文将详细介绍Java中的代理模式，包括其基本概念、分类、实现方式、应用场景以及优缺点。
代理模式是一种结构型设计模式，它通过引入一个代理对象来控制对另一个对象的访问。代理对象通常充当客户端和目标对象之间的中介，客户端通过代理对象间接访问目标对象。
代理模式的核心思想是通过代理对象来控制对目标对象的访问，从而在不改变目标对象的情况下，增加额外的功能或控制逻辑。
根据代理对象的创建时机和方式，代理模式可以分为以下几种：
静态代理的实现相对简单，通常需要以下几个步骤：
以下是一个简单的静态代理示例：
// 1. 定义接口
interface Subject {
void request();
}
// 2. 创建目标类
class RealSubject implements Subject {
@Override
public void request() {
System.out.println("RealSubject: Handling request.");
}
}
// 3. 创建代理类
class ProxySubject implements Subject {
private RealSubject realSubject;
public ProxySubject(RealSubject realSubject) {
this.realSubject = realSubject;
}
@Override
public void request() {
System.out.println("ProxySubject: Before handling request.");
realSubject.request();
System.out.println("ProxySubject: After handling request.");
}
}
// 4. 客户端代码
public class Client {
public static void main(String[] args) {
RealSubject realSubject = new RealSubject();
ProxySubject proxySubject = new ProxySubject(realSubject);
proxySubject.request();
}
}
优点： - 实现简单，易于理解。 - 可以在不修改目标对象的情况下，增加额外的功能。
缺点： - 代理类和目标类在编译时就已经确定，如果需要代理多个类，需要为每个类创建一个代理类，导致代码冗余。 - 如果接口发生变化，代理类和目标类都需要修改，增加了维护成本。
JDK动态代理是Java标准库提供的一种动态代理实现方式，它基于接口生成代理对象。JDK动态代理的核心类是java.lang.reflect.Proxy和java.lang.reflect.InvocationHandler。
以下是一个JDK动态代理的示例：
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
// 1. 定义接口
interface Subject {
void request();
}
// 2. 创建目标类
class RealSubject implements Subject {
@Override
public void request() {
System.out.println("RealSubject: Handling request.");
}
}
// 3. 创建InvocationHandler实现类
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 {
System.out.println("DynamicProxy: Before handling request.");
Object result = method.invoke(target, args);
System.out.println("DynamicProxy: After handling request.");
return result;
}
}
// 4. 客户端代码
public class Client {
public static void main(String[] args) {
RealSubject realSubject = new RealSubject();
InvocationHandler handler = new DynamicProxyHandler(realSubject);
Subject proxySubject = (Subject) Proxy.newProxyInstance(
realSubject.getClass().getClassLoader(),
realSubject.getClass().getInterfaces(),
handler
);
proxySubject.request();
}
}
CGLIB（Code Generation Library）是一个强大的高性能代码生成库，它可以在运行时生成目标类的子类作为代理对象。与JDK动态代理不同，CGLIB动态代理不需要目标类实现接口。
以下是一个CGLIB动态代理的示例：
import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;
import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;
import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;
import java.lang.reflect.Method;
// 1. 创建目标类
class RealSubject {
public void request() {
System.out.println("RealSubject: Handling request.");
}
}
// 2. 创建MethodInterceptor实现类
class CglibProxyInterceptor implements MethodInterceptor {
@Override
public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {
System.out.println("CglibProxy: Before handling request.");
Object result = proxy.invokeSuper(obj, args);
System.out.println("CglibProxy: After handling request.");
return result;
}
}
// 3. 客户端代码
public class Client {
public static void main(String[] args) {
Enhancer enhancer = new Enhancer();
enhancer.setSuperclass(RealSubject.class);
enhancer.setCallback(new CglibProxyInterceptor());
RealSubject proxySubject = (RealSubject) enhancer.create();
proxySubject.request();
}
}
优点： - 动态代理可以在运行时动态生成代理对象，避免了静态代理中需要为每个类创建代理类的冗余。 - 动态代理可以代理多个类，减少了代码的重复。
缺点： - JDK动态代理只能代理实现了接口的类，CGLIB动态代理虽然可以代理没有实现接口的类，但无法代理final类或final方法。 - 动态代理的实现相对复杂，需要理解反射和字节码生成机制。
代理模式在以下场景中有着广泛的应用：
优点： - 代理模式可以在不修改目标对象的情况下，增加额外的功能或控制逻辑。 - 代理模式可以实现对目标对象的访问控制，保护目标对象不被直接访问。 - 代理模式可以实现延迟初始化，提高系统性能。
缺点： - 代理模式会增加系统的复杂性，尤其是在使用动态代理时。 - 代理模式可能会引入额外的性能开销，尤其是在使用动态代理时。
代理模式是一种强大的设计模式，它通过引入代理对象来控制对目标对象的访问。代理模式可以分为静态代理和动态代理，静态代理在编译时就已经确定代理对象和目标对象的关系，而动态代理在运行时动态生成代理对象。
代理模式在远程代理、虚拟代理、保护代理和智能引用等场景中有着广泛的应用。尽管代理模式会增加系统的复杂性和性能开销，但它在控制对象访问、增加额外功能等方面具有显著的优势。
通过理解代理模式的基本概念、实现方式以及应用场景，开发者可以更好地利用代理模式来解决实际问题，提高代码的可维护性和可扩展性。
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