1. 代理模式的定義

代理模式(Proxy Pattern)是指通過代理對(duì)象控制對(duì)目標(biāo)對(duì)象的訪問，并在不改變目標(biāo)對(duì)象的情況下添加額外的功能或控制訪問。代理對(duì)象和目標(biāo)對(duì)象實(shí)現(xiàn)相同的接口，使得客戶端可以通過代理對(duì)象間接地訪問目標(biāo)對(duì)象。

代理模式屬于結(jié)構(gòu)型設(shè)計(jì)模式，它在系統(tǒng)中引入了一個(gè)代理對(duì)象，該對(duì)象代替了客戶端直接訪問目標(biāo)對(duì)象，從而可以在目標(biāo)對(duì)象的基礎(chǔ)上增加一些額外的功能或控制訪問。

2. 代理模式的原理

代理模式的核心思想是引入一個(gè)代理對(duì)象來控制對(duì)目標(biāo)對(duì)象的訪問。代理對(duì)象和目標(biāo)對(duì)象實(shí)現(xiàn)相同的接口，使得客戶端可以通過代理對(duì)象間接地訪問目標(biāo)對(duì)象。代理對(duì)象負(fù)責(zé)處理客戶端的請(qǐng)求，并在必要時(shí)將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給目標(biāo)對(duì)象。在這個(gè)過程中，代理對(duì)象可以添加額外的邏輯，如權(quán)限檢查、緩存、日志記錄等。

代理模式的主要角色有：

• 抽象主題（Subject）：定義了代理對(duì)象和目標(biāo)對(duì)象的共同接口，在Java中通常是一個(gè)接口或抽象類。
• 目標(biāo)對(duì)象（RealSubject）：定義了代理對(duì)象所代表的真實(shí)對(duì)象，是業(yè)務(wù)邏輯的具體執(zhí)行者。
• 代理對(duì)象（Proxy）：持有對(duì)目標(biāo)對(duì)象的引用，并實(shí)現(xiàn)了與目標(biāo)對(duì)象相同的接口，在方法調(diào)用前后進(jìn)行額外操作。

代理模式的工作流程如下：

• 客戶端向代理對(duì)象發(fā)送請(qǐng)求。
• 代理對(duì)象收到請(qǐng)求后，可以在請(qǐng)求被轉(zhuǎn)發(fā)給目標(biāo)對(duì)象之前或之后執(zhí)行一些額外的邏輯。
• 代理對(duì)象將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給目標(biāo)對(duì)象。
• 目標(biāo)對(duì)象執(zhí)行具體的業(yè)務(wù)邏輯并返回結(jié)果。
• 代理對(duì)象可以在目標(biāo)對(duì)象返回結(jié)果之前或之后執(zhí)行一些額外的操作。
• 代理對(duì)象將結(jié)果返回給客戶端。

通過引入代理對(duì)象，代理模式可以控制對(duì)目標(biāo)對(duì)象的訪問，并在不改變目標(biāo)對(duì)象的情況下添加額外的功能或控制訪問。

3. 代理模式的實(shí)現(xiàn)方式

在Java中，代理模式主要有兩種實(shí)現(xiàn)方式：靜態(tài)代理和動(dòng)態(tài)代理。

3.1 靜態(tài)代理

靜態(tài)代理是指在編譯時(shí)就已經(jīng)確定了代理對(duì)象和目標(biāo)對(duì)象的關(guān)系，代理類是通過手動(dòng)編寫代碼來實(shí)現(xiàn)的。在靜態(tài)代理中，代理類和目標(biāo)類都實(shí)現(xiàn)相同的接口，代理類持有目標(biāo)對(duì)象，并在方法調(diào)用前后進(jìn)行額外的操作。

靜態(tài)代理的工作原理如下：

• 定義一個(gè)接口（或抽象類）作為目標(biāo)接口，目標(biāo)對(duì)象實(shí)現(xiàn)這個(gè)接口。
• 創(chuàng)建一個(gè)代理類，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)接口，并持有目標(biāo)對(duì)象的引用。
• 在代理類中重寫目標(biāo)接口的方法，在方法調(diào)用前后執(zhí)行需要的額外操作。
• 客戶端使用代理對(duì)象來訪問目標(biāo)對(duì)象。

靜態(tài)代理的特點(diǎn)：

• 需要手動(dòng)編寫代理類，工作量較大。
• 目標(biāo)對(duì)象必須實(shí)現(xiàn)接口。
• 代理類和目標(biāo)類的關(guān)系在編譯時(shí)就確定了，無法動(dòng)態(tài)改變。

靜態(tài)代理的應(yīng)用場(chǎng)景：

• 安全控制：代理類可以在調(diào)用目標(biāo)方法前進(jìn)行權(quán)限檢查等安全控制。
• 遠(yuǎn)程調(diào)用：代理類可以封裝網(wǎng)絡(luò)通信相關(guān)的細(xì)節(jié)，使得調(diào)用遠(yuǎn)程方法就像調(diào)用本地方法一樣簡(jiǎn)單。
• 性能監(jiān)控：代理類可以收集方法的執(zhí)行時(shí)間、調(diào)用次數(shù)等信息，用于性能監(jiān)控和統(tǒng)計(jì)分析。

下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的靜態(tài)代理的示例代碼：

// 定義接口
public interface Image {
    void display();
}
// 目標(biāo)類
public class RealImage implements Image {
    private String filename;
    public RealImage(String filename) {
        this.filename = filename;
        loadFromDisk();
    }
    private void loadFromDisk() {
        System.out.println("Loading image: " + filename);
    }
    @Override
    public void display() {
        System.out.println("Displaying image: " + filename);
    }
}
// 代理類
public class ImageProxy implements Image {
    private String filename;
    private RealImage realImage;
    public ImageProxy(String filename) {
        this.filename = filename;
    }
    @Override
    public void display() {
        if (realImage == null) {
            realImage = new RealImage(filename);
        }
        realImage.display();
    }
}
// 測(cè)試類
public class ProxyPatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用代理對(duì)象顯示圖片
        Image image = new ImageProxy("test.jpg");
        image.display();
        // 圖片已加載，直接顯示，無需重新加載
        image.display();
    }
}

在上面的示例中，Image 是一個(gè)接口，RealImage 是目標(biāo)類，負(fù)責(zé)加載和顯示圖片。ImageProxy 是代理類，通過持有目標(biāo)類的引用，在需要時(shí)創(chuàng)建并使用目標(biāo)類。ProxyPatternDemo 是一個(gè)測(cè)試類，用于演示靜態(tài)代理的使用。

在測(cè)試類中，首先創(chuàng)建一個(gè)代理對(duì)象 ImageProxy，并調(diào)用 display() 方法顯示圖片。代理對(duì)象會(huì)在第一次調(diào)用 display() 方法時(shí)，創(chuàng)建真實(shí)對(duì)象 RealImage 并調(diào)用其 display() 方法加載和顯示圖片。在后續(xù)調(diào)用 display() 方法時(shí)，代理對(duì)象直接調(diào)用真實(shí)對(duì)象的 display() 方法，無需重新加載圖片。

靜態(tài)代理的缺點(diǎn)是需要手動(dòng)編寫代理類，工作量較大。如果接口中的方法較多或頻繁變動(dòng)，就需要頻繁修改代理類的代碼，增加了維護(hù)的難度。此外，靜態(tài)代理的代理類和目標(biāo)類之間存在緊耦合關(guān)系，一旦目標(biāo)類發(fā)生變化，代理類也需要相應(yīng)修改。

為了解決靜態(tài)代理的缺點(diǎn)，Java還提供了動(dòng)態(tài)代理機(jī)制。

3.2 動(dòng)態(tài)代理

動(dòng)態(tài)代理是指在運(yùn)行時(shí)生成代理對(duì)象，而無需手動(dòng)編寫代理類。Java的動(dòng)態(tài)代理機(jī)制是基于反射實(shí)現(xiàn)的，通過使用java.lang.reflect.Proxy類和java.lang.reflect.InvocationHandler接口來實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)代理。

在動(dòng)態(tài)代理中，代理類的創(chuàng)建和方法調(diào)用都是在運(yùn)行時(shí)完成的。代理對(duì)象是在內(nèi)存中動(dòng)態(tài)創(chuàng)建的，并實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)對(duì)象的接口，同時(shí)持有目標(biāo)對(duì)象的引用。在方法調(diào)用時(shí)，代理對(duì)象通過調(diào)用InvocationHandler接口中的方法來處理請(qǐng)求，可以在方法調(diào)用前后執(zhí)行額外的操作。

動(dòng)態(tài)代理的工作原理如下：

• 定義一個(gè)接口，作為目標(biāo)接口。
• 創(chuàng)建一個(gè)InvocationHandler接口的實(shí)現(xiàn)類，該類負(fù)責(zé)處理方法調(diào)用并執(zhí)行額外的操作。
• 使用Proxy類的靜態(tài)方法newProxyInstance()生成代理對(duì)象，同時(shí)指定目標(biāo)對(duì)象和InvocationHandler。
• 客戶端使用代理對(duì)象來訪問目標(biāo)對(duì)象的方法。

動(dòng)態(tài)代理的特點(diǎn)：

• 不需要手動(dòng)編寫代理類，代理對(duì)象在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)生成。
• 目標(biāo)對(duì)象可以不實(shí)現(xiàn)接口，只需定義目標(biāo)對(duì)象的共同接口。
• 代理對(duì)象和目標(biāo)對(duì)象的關(guān)系在運(yùn)行時(shí)確定，可以動(dòng)態(tài)改變。

動(dòng)態(tài)代理的應(yīng)用場(chǎng)景：

• AOP（面向切面編程）：動(dòng)態(tài)代理可以在目標(biāo)方法執(zhí)行前后執(zhí)行額外的操作，如權(quán)限檢查、事務(wù)管理等。它是實(shí)現(xiàn)AOP的一種常見方式。
• 延遲加載：動(dòng)態(tài)代理可以在目標(biāo)方法被調(diào)用時(shí)才進(jìn)行加載和初始化，實(shí)現(xiàn)延遲加載的效果。
• 日志記錄：動(dòng)態(tài)代理可以在目標(biāo)方法執(zhí)行前后記錄日志信息。

下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的動(dòng)態(tài)代理的示例代碼：

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
// 定義接口
interface Image {
    void display();
}
// 目標(biāo)類
class RealImage implements Image {
    private String filename;
    public RealImage(String filename) {
        this.filename = filename;
        loadFromDisk();
    }
    private void loadFromDisk() {
        System.out.println("Loading image: " + filename);
    }
    @Override
    public void display() {
        System.out.println("Displaying image: " + filename);
    }
}
// InvocationHandler 實(shí)現(xiàn)類
class ImageInvocationHandler implements InvocationHandler {
    private Object target;
    public ImageInvocationHandler(Object target) {
        this.target = target;
    }
    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        System.out.println("Before method: " + method.getName());
        Object result = method.invoke(target, args);
        System.out.println("After method: " + method.getName());
        return result;
    }
}
// 測(cè)試類
public class ProxyPatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 創(chuàng)建目標(biāo)對(duì)象
        Image realImage = new RealImage("test.jpg");
        // 創(chuàng)建 InvocationHandler 實(shí)例
        ImageInvocationHandler handler = new ImageInvocationHandler(realImage);
        // 創(chuàng)建代理對(duì)象
        Image imageProxy = (Image) Proxy.newProxyInstance(Image.class.getClassLoader(),
                new Class[]{Image.class}, handler);
        // 使用代理對(duì)象顯示圖片
        imageProxy.display();
    }
}

在上面的示例中，Image 是一個(gè)接口，RealImage 是目標(biāo)類，負(fù)責(zé)加載和顯示圖片。ImageInvocationHandler 是InvocationHandler接口的實(shí)現(xiàn)類，用于處理方法調(diào)用并執(zhí)行額外的操作。ProxyPatternDemo 是一個(gè)測(cè)試類，用于演示動(dòng)態(tài)代理的使用。

在測(cè)試類中，首先創(chuàng)建一個(gè)目標(biāo)對(duì)象 RealImage，然后創(chuàng)建一個(gè) ImageInvocationHandler 實(shí)例，并將目標(biāo)對(duì)象傳入構(gòu)造函數(shù)。接下來，通過調(diào)用 Proxy 類的 newProxyInstance() 方法來生成代理對(duì)象。最后，使用代理對(duì)象調(diào)用 display() 方法顯示圖片。

在方法調(diào)用時(shí)，代理對(duì)象會(huì)調(diào)用 InvocationHandler 接口中的 invoke() 方法處理方法調(diào)用。在示例中，我們?cè)?invoke() 方法中實(shí)現(xiàn)了打印方法名的額外操作，并通過反射調(diào)用目標(biāo)對(duì)象的方法。

以上就是Java代理模式之靜態(tài)代理與動(dòng)態(tài)代理的區(qū)別及優(yōu)缺點(diǎn)的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Java 靜態(tài)與動(dòng)態(tài)代理的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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