設計模式系列之代理模式(Proxy Pattern)——對象的間接訪問

說明：設計模式系列文章是讀劉偉所著《設計模式的藝術之道(軟件開發人員內功修煉之道)》一書的閱讀筆記。我的感受這本書講的不錯，有興趣推薦讀一讀。詳細內容也能夠看看此書做者的博客https://blog.csdn.net/LoveLion/article/details/17517213

模式概述

近年來，代購已逐步成爲電子商務的一個重要分支。何謂代購，簡單來講就是找人幫忙購買所須要的商品，固然你可能須要向實施代購的人支付必定的費用。代購一般分爲兩種類型：一種是由於在當地買不到某件商品，又或者是由於當地這件商品的價格比其餘地區的貴，所以託人在其餘地區甚至國外購買該商品，而後經過快遞發貨或者直接攜帶回來；還有一種代購，因爲消費者對想要購買的商品相關信息的缺少，自已沒法肯定其實際價值而又不想被商家宰，只好委託中介機構幫其講價或爲其代買。

在軟件開發中，也有一種設計模式能夠提供與代購相似的功能。因爲某些緣由，客戶端沒法直接訪問某個對象或訪問某個對象存在困難時，能夠經過一個稱之爲「代理」的第三者來實現間接訪問，該方案對應的設計模式被稱爲代理模式。

模式定義

代理模式(Proxy Pattern)：給某一個對象提供一個代理或佔位符，並由代理對象來控制對原對象的訪問。

代理模式是一種對象結構型模式。在代理模式中引入了一個新的代理對象，代理對象在客戶端對象和目標對象之間起到中介的做用，它去掉客戶不能看到的內容和服務或者增添客戶須要的額外的新服務。

模式結構圖

代理模式的結構比較簡單，其核心是代理類，爲了讓客戶端可以一致性地對待真實對象和代理對象，在代理模式中引入了抽象層，代理模式結構以下圖所示：

代理模式包含以下三個角色：

• Subject（抽象主題角色）：它聲明瞭真實主題和代理主題的共同接口，這樣一來在任何使用真實主題的地方均可以使用代理主題，客戶端一般須要針對抽象主題角色進行編程。

• Proxy（代理主題角色）：它包含了對真實主題的引用，從而能夠在任什麼時候候操做真實主題對象；在代理主題角色中提供一個與真實主題角色相同的接口，以便在任什麼時候候均可以替代真實主題；代理主題角色還能夠控制對真實主題的使用，負責在須要的時候建立和刪除真實主題對象，並對真實主題對象的使用加以約束。一般，在代理主題角色中，客戶端在調用所引用的真實主題操做以前或以後還須要執行其餘操做，而不只僅是單純調用真實主題對象中的操做。

• RealSubject（真實主題角色）：它定義了代理角色所表明的真實對象，在真實主題角色中實現了真實的業務操做，客戶端能夠經過代理主題角色間接調用真實主題角色中定義的操做。

模式僞代碼

代理模式的結構圖比較簡單，可是在真實的使用和實現過程當中要複雜不少，特別是代理類的設計和實現。

抽象主題類聲明瞭真實主題類和代理類的公共方法，它能夠是接口、抽象類或具體類，客戶端針對抽象主題類編程，一致性地對待真實主題和代理主題，典型的抽象主題類代碼以下：

public interface Subject {
    void request();
}

真實主題類實現了抽象主題類，提供了業務方法的具體實現，其典型代碼以下：

public class RealSubject implements Subject {
    @Override
    public void request() {
        //業務方法具體實現代碼
    }
}

代理類也是抽象主題類的子類，它維持一個對真實主題對象的引用，調用在真實主題中實現的業務方法，在調用時能夠在原有業務方法的基礎上附加一些新的方法來對功能進行擴充或約束，最簡單的代理類實現代碼以下：

public class Proxy implements Subject {
    // 維持一個對真實主題對象的引用
    private RealSubject realSubject;

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

    public void preRequest() {
        // ...
    }

    public void postRequest() {
        // ...
    }

    @Override
    public void request() {
        preRequest();
        // 調用真實主題對象的方法
        realSubject.request();
        postRequest();
    }
}

模式應用

像上面代理類所實現的接口和所代理的方法都在代碼中寫死，被稱之爲靜態代理。若是要爲不一樣類的不一樣方法生成靜態代理，代理類的數量將會發生爆炸。Java中也提供了對動態代理的支持。所謂動態代理(Dynamic Proxy)，是指系統運行時動態生成代理類。

JDK中提供的動態代理只能代理一個或者多個接口，若是須要動態代理具體類或者抽象類，可使用CGLib(Code Generation Library)等工具。CGLib是一個功能較爲強大、性能也較好的代碼生成包，在許多AOP框架中獲得普遍應用。後面我會專門寫一篇探究動態代理實現的博客，將全面細緻地介紹動態代理。

模式總結

代理模式是經常使用的結構型設計模式之一，它爲對象的間接訪問提供了一個解決方案，能夠對對象的訪問進行控制。代理模式類型較多，其中遠程代理、虛擬代理、保護代理等在軟件開發中應用很是普遍。

主要優勢

(1) 可以協調調用者和被調用者，在必定程度上下降了系統的耦合度。

(2) 客戶端能夠針對抽象主題角色進行編程，增長和更換代理類無須修改源代碼，符合開閉原則，系統具備較好的靈活性和可擴展性。

此外，不一樣類型的代理模式也具備獨特的優勢，例如：

(1) 遠程代理爲位於兩個不一樣地址空間對象的訪問提供了一種實現機制，能夠將一些消耗資源較多的對象和操做移至性能更好的計算機上，提升系統的總體運行效率。

(2) 虛擬代理經過一個消耗資源較少的對象來表明一個消耗資源較多的對象，能夠在必定程度上節省系統的運行開銷。

(3) 緩衝代理爲某一個操做的結果提供臨時的緩存存儲空間，以便在後續使用中可以共享這些結果，優化系統性能，縮短執行時間。

(4) 保護代理能夠控制對一個對象的訪問權限，爲不一樣用戶提供不一樣級別的使用權限。

主要缺點

(1) 因爲在客戶端和真實主題之間增長了代理對象，所以有些類型的代理模式可能會形成請求的處理速度變慢，例如保護代理。

(2) 實現代理模式須要額外的工做，並且有些代理模式的實現過程較爲複雜，例如遠程代理。

適用場景

代理模式的類型較多，不一樣類型的代理模式有不一樣的優缺點，它們應用於不一樣的場合：

(1) 當客戶端對象須要訪問遠程主機中的對象時可使用遠程代理。

(2) 當須要用一個消耗資源較少的對象來表明一個消耗資源較多的對象，從而下降系統開銷、縮短運行時間時可使用虛擬代理，例如一個對象須要很長時間才能完成加載時。

(3) 當須要爲某一個被頻繁訪問的操做結果提供一個臨時存儲空間，以供多個客戶端共享訪問這些結果時可使用緩衝代理。經過使用緩衝代理，系統無須在客戶端每一次訪問時都從新執行操做，只需直接從臨時緩衝區獲取操做結果便可。

(4) 當須要控制對一個對象的訪問，爲不一樣用戶提供不一樣級別的訪問權限時可使用保護代理。

(5) 當須要爲一個對象的訪問（引用）提供一些額外的操做時可使用智能引用代理。