设计模式（四）——代理模式 Craftsman

一、概述

1、介绍

　　代理模式（Proxy）：为一个对象提供一个代理，以控制对这个对象的访问，即通过代理对象访问目标对象。这样做的好处是，可以在目标对象实现的基础上，增强额外的功能操作，即扩展目标对象的功能。
　　被代理的对象可以是远程对象、创建开销大的对象或需要安全控制的对象。
　　代理模式有不同的形式，主要有三种，静态代理、动态代理（JDK代理、接口代理）和Cglib代理（可以在内存动态的创建对象，而不需要实现接口，属于动态代理的范畴）。

二、静态代理

1、介绍

　　静态代理在使用时，需要定义接口或者父类，被代理对象（即目标对象）与代理对象一起实现相同的接口或者继承相同父类。调用的时候通过调用代理对象的方法来调用目标对象。

2、模式原理

3、代码

　　代码示例：静态代理

// 接口
public interface ITeacher {
    void teach();
}

// 目标对象
public class Teacher implements ITeacher {
    @Override
    public void teach() {
        System.out.println("老师正在上课");
    }
}

// 代理对象,静态代理
public class TeacherProxy implements ITeacher {
    // 目标对象,通过构造器来聚合
    private Teacher teacher;

    public TeacherProxy(Teacher teacher) {
        this.teacher = teacher;
    }

    @Override
    public void teach() {
        System.out.println("开始静态代理...");
        // ...
        // 执行目标对象的方法
        teacher.teach();
        // ...
        System.out.println("静态代理提交...");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建代理对象,同时将目标对象作为参数传递
        TeacherProxy teacherProxy = new TeacherProxy(new Teacher());
        // 通过代理对象执行目标对象的方法
        teacherProxy.teach();
    }
}

4、优缺点

　　优点：在不修改目标对象功能的前提下，能通过代理对象对目标功能进行扩展。
　　缺点：因为代理对象需要与目标对象实现相同的接口，所以会有很多代理类。一旦接口增加方法，目标对象与代理对象都要维护。

三、动态代理（JDK代理）

1、介绍

　　代理对象，不需要实现接口，但是目标对象要实现接口，否则不能用动态代理。代理对象的生成是利用JDK的API，动态的在内存中构建代理对象，动态代理也叫JDK代理、接口代理。

2、模式原理

　　根据传入的目标对象，利用返回机制，返回一个代理对象。然后通过代理对象，调用目标对象方法。

3、代码

　　代码示例：动态代理，JDK代理

// 接口
public interface ITeacher {
    void teach();

    int add(int i, int j);
}

// 目标对象
public class Teacher implements ITeacher {
    @Override
    public void teach() {
        System.out.println("老师正在上课");
    }

    @Override
    public int add(int i, int j) {
        System.out.println("老师正在做加法");
        return i + j;
    }
}

// 代理对象,动态代理
public class TeacherProxy {
    // 目标对象,通过接口来聚合
    private Object target;

    public TeacherProxy(Object target) {
        this.target = target;
    }
    
    // 给目标对象生成一个代理对象
    public Object getProxyInstance() {
        // ClassLoader loader:指定当前目标对象使用的类加载器
        // Class<?>[] interfaces:目标对象实现的接口类型，使用泛型方式确认
        // InvocationHandler h:事件处理，执行目标对象的方法时，会触发事件处理器方法，会把当前执行的目标对象方法作为参数传入
        return Proxy.newProxyInstance(target.getClass().getClassLoader(),
                target.getClass().getInterfaces(),
                new InvocationHandler() {
                    @Override
                    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
                        System.out.println("JDK动态代理开始...");
                        // 通过反射机制调用目标对象的方法
                        Object invoke = method.invoke(target, args);
                        System.out.println("JDK动态代理提交...");
                        return invoke;
                    }
                });
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建代理对象,同时将创建的目标对象作为参数传递
        TeacherProxy proxy = new TeacherProxy(new Teacher());

        // 通过代理对象执行目标对象的方法
        ITeacher iTeacher = (ITeacher) proxy.getProxyInstance();
        iTeacher.teach();

        int add = iTeacher.add(1, 2);
        System.out.println(add);
    }
}

四、Cglib代理

1、介绍

　　目标对象不需要实现接口。静态代理和JDK代理都要求目标对象实现一个接口。但是有时候目标对象只是一个单独的对象，并没有实现任何的接口，这个时候可使用目标对象子类来实现代理，即Cglib代理。
　　Cglib代理也叫作子类代理，它是内存中构建一个子类对象从而实现对目标对象功能扩展，Cglib代理也可以归属到动态代理。
　　Cglib是一个强大的高性能的代码生成包，它可以在运行期扩展Java类与实现Java接口。它广泛的被许多AOP框架使用，例如Spring AOP，实现方法拦截。
　　在AOP编程中如何选择代理模式：①目标对象需要实现接口：用JDK代理。②目标对象不需要实现接口：用Cglib代理。
　　Cglib包的底层是通过使用字节码处理框架ASM来转换字节码并生成新的类。

2、代码

　　代码示例：动态代理，cglib代理

// 目标对象.未实现接口
public class Teacher {

    public void teach() {
        System.out.println("老师正在上课");
    }

    public int add(int i, int j) {
        System.out.println("老师正在做加法");
        return i + j;
    }
}

// 代理对象
public class ProxyFactory implements MethodInterceptor {
    private final Object target;

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

    public Object getProxyInstance() {
        // 1.创建一个工具类
        Enhancer enhancer = new Enhancer();
        // 2.设置父类
        enhancer.setSuperclass(target.getClass());
        // 3.设置回调函数
        enhancer.setCallback(this);
        // 4.创建子类对象,即代理对象
        return enhancer.create();
    }

    @Override
    public Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
        System.out.println("cglib代理模式开始...");
        Object o1 = method.invoke(target, objects);
        System.out.println("cglib代理模式结束...");

        return o1;
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建目标对象
        Teacher teacher = new Teacher();
        
        // 生成目标对象的代理对象
        Teacher teacherProxy = (Teacher) new ProxyFactory(teacher).getProxyInstance();

        int add = teacherProxy.add(1, 2);
        System.out.println("----" + add);
    }
}

　　注意：cglib代理在内存中动态构建子类，代理的类不能为final，否则报错java.lang.IllegalArgumentException。
　　目标对象的方法如果为final/static，就不会被代理，即不会执行目标对象额外的业务方法。

3、应用

　　性能开发：比如，监控、统计、鉴权、限流、事务、幂等、日志。将这些性能类功能与业务逻辑功能解耦，放到代理类中实现，让程序员更专注于业务方面的开发。典型例子就是 SpringAOP。
　　RPC：远程代理框架也可以看作一种代理模式。通过远程代理，将网络通信、数据编解码等细节隐藏起来。客户端在使用 RPC 服务的时候，就像使用本地函数一样，无需了解跟服务器交互的细节。除此之外，RPC 服务的开发者也只需要开发业务逻辑，就像开发本地使用的函数一样，不需要关注跟客户端的交互细节。
　　防火墙代理：内网通过代理穿透防火墙，实现对公网的访问。
　　缓存代理：比如，当请求图片文件等资源时，先到缓存代理取，如果取到资源则ok；如果取不到资源，再到公网或者数据库取，然后缓存。
　　同步代理：主要使用在多线程编程中，完成多线程间同步工作。