Java 设计模式之代理模式

设计模式

发布日期: 2018-09-29

文章字数: 2.4k

阅读时长: 8 分

模式动机

在某些情况下，一个客户不想或者不能直接引用一个对象，此时可以通过一个称之为“代理”的第三者来实现间接引用。代理对象可以在客户端和目标对象之间起到中介的作用，并且可以通过代理对象去掉客户不能看到的内容和服务或者添加客户需要的额外服务。

通过引入一个新的对象来实现对真实对象的操作或者将新的对象作为真实对象的一个替身，这种实现机制即为代理模式，通过引入代理对象来间接访问一个对象，这就是代理模式的模式动机。

模式定义

代理模式(Proxy Pattern)给某一个对象提供一个代理，并由代理对象控制对原对象的引用。代理模式的英文叫做 Proxy 或 Surrogate。

在代理模式中引入了一个新的代理对象，代理对象在客户端对象和目标对象之间起到中介的作用，它去掉客户不能看到的内容和服务或者增添客户需要的额外的新服务。

代理模式是一种对象结构型模式。

模式结构

角色组成

代理模式包含如下角色：

Subject(抽象主题)它声明了真实主题和代理主题的共同接口，这样一来在任何使用真实主题的地方都可以使用代理主题，客户端通常需要针对抽象主题角色进行编程。
RealSubject(真实主题)它定义了代理角色所代表的真实对象，在真实主题角色中实现了真实的业务操作，客户端可以通过代理主题角色间接调用真实主题角色中定义的操作。
Proxy(代理主题)它包含了对真实主题的引用，从而可以在任何时候操作真实主题对象；在代理主题角色中提供一个与真实主题角色相同的接口，以便在任何时候都可以替代真实主题；代理主题角色还可以控制对真实主题的使用，负责在需要的时候创建和删除真实主题对象，并对真实主题对象的使用加以约束。通常，在代理主题角色中，客户端在调用所引用的真实主题操作之前或之后还需要执行其他操作，而不仅仅是单纯调用真实主题对象中的操作。

结构图

代理模式结构图

时序图

代理模式时序图

模式实现

首先，是抽象主题和真实主题。Subject 抽象类充当抽象主题，RealSubject 类充当真实主题，完整代码如下所示：

/**
 * 抽象主题
 */
abstract class Subject {
    public abstract void request();
}

/**
 * 真实主题
 */
class RealSubject extends Subject {
    @Override
    public void request() {
        // 业务方法具体实现代码
    }
}

然后，是代理主题。Proxy 类充当代理主题，完整代码如下所示：

public class Proxy extends Subject {

    private Subject subject;

    public Proxy(Subject subject) {
        this.subject = subject;
    }

    @Override
    public void request() {
        this.preRequest();
        this.subject.request();
        this.afterRequest();
    }

    /**
     * 预处理
     */
    private void preRequest() {
        System.out.println("执行前(before)的处理...");
    }

    /**
     * 善后处理
     */
    private void afterRequest() {
        System.out.println("执行后(after)的处理...");
    }

}

最后，是客户端场景类，完整代码如下所示：

public class ProxyClient {

    public static void main(String[] args) {
        Subject subject = new RealSubject();
        Proxy proxy = new Proxy(subject);
        proxy.request();
    }

}

模式分类

在实际开发过程中，代理类的实现比上述代码要复杂很多，代理模式根据其目的和实现方式不同可分为很多种类，其中常用的几种代理模式简要说明如下：

远程代理(Remote Proxy)：为一个位于不同的地址空间的对象提供一个本地的代理对象，这个不同的地址空间可以是在同一台主机中，也可是在另一台主机中，远程代理又称为大使(Ambassador)。
虚拟代理(Virtual Proxy)：如果需要创建一个资源消耗较大的对象，先创建一个消耗相对较小的对象来表示，真实对象只在需要时才会被真正创建。
保护代理(Protect Proxy)：控制对一个对象的访问，可以给不同的用户提供不同级别的使用权限。
缓冲代理(Cache Proxy)：为某一个目标操作的结果提供临时的存储空间，以便多个客户端可以共享这些结果。
智能引用代理(Smart Reference Proxy)：当一个对象被引用时，提供一些额外的操作，例如将对象被调用的次数记录下来等。

模式分析

优点

代理模式的主要优点如下：

能够协调调用者和被调用者，在一定程度上降低了系统的耦合度。
客户端可以针对抽象主题角色进行编程，增加和更换代理类无须修改源代码，符合开闭原则，系统具有较好的灵活性和可扩展性。

此外，不同类型的代理模式也具有独特的优点，例如：

远程代理为位于两个不同地址空间对象的访问提供了一种实现机制，可以将一些消耗资源较多的对象和操作移至性能更好的计算机上，提高系统的整体运行效率。
虚拟代理通过一个消耗资源较少的对象来代表一个消耗资源较多的对象，可以在一定程度上节省系统的运行开销。
缓冲代理为某一个操作的结果提供临时的缓存存储空间，以便在后续使用中能够共享这些结果，优化系统性能，缩短执行时间。
保护代理可以控制对一个对象的访问权限，为不同用户提供不同级别的使用权限。

缺点

代理模式的的主要缺点如下：

由于在客户端和真实主题之间增加了代理对象，因此有些类型的代理模式可能会造成请求的处理速度变慢，例如保护代理。
实现代理模式需要额外的工作，而且有些代理模式的实现过程较为复杂，例如远程代理。

适用环境

代理模式的类型较多，不同类型的代理模式有不同的优缺点，它们应用于不同的场合：

当客户端对象需要访问远程主机中的对象时可以使用远程代理。
当需要用一个消耗资源较少的对象来代表一个消耗资源较多的对象，从而降低系统开销、缩短运行时间时可以使用虚拟代理，例如一个对象需要很长时间才能完成加载时。
当需要为某一个被频繁访问的操作结果提供一个临时存储空间，以供多个客户端共享访问这些结果时可以使用缓冲代理。通过使用缓冲代理，系统无须在客户端每一次访问时都重新执行操作，只需直接从临时缓冲区获取操作结果即可。
当需要控制对一个对象的访问，为不同用户提供不同级别的访问权限时可以使用保护代理。
当需要为一个对象的访问（引用）提供一些额外的操作时可以使用智能引用代理。

模式总结

在代理模式中，要求给某一个对象提供一个代理，并由代理对象控制对原对象的引用。代理模式的英文叫做 Proxy 或 Surrogate，它是一种对象结构型模式。
代理模式包含三个角色：抽象主题角色声明了真实主题和代理主题的共同接口；代理主题角色内部包含对真实主题的引用，从而可以在任何时候操作真实主题对象；真实主题角色定义了代理角色所代表的真实对象，在真实主题角色中实现了真实的业务操作，客户端可以通过代理主题角色间接调用真实主题角色中定义的方法。
代理模式的优点在于能够协调调用者和被调用者，在一定程度上降低了系统的耦合度；其缺点在于由于在客户端和真实主题之间增加了代理对象，因此有些类型的代理模式可能会造成请求的处理速度变慢，并且实现代理模式需要额外的工作，有些代理模式的实现非常复杂。远程代理为一个位于不同的地址空间的对象提供一个本地的代表对象，它使得客户端可以访问在远程机器上的对象，远程机器可能具有更好的计算性能与处理速度，可以快速响应并处理客户端请求。
如果需要创建一个资源消耗较大的对象，先创建一个消耗相对较小的对象来表示，真实对象只在需要时才会被真正创建，这个小对象称为虚拟代理。虚拟代理通过使用一个小对象来代表一个大对象，可以减少系统资源的消耗，对系统进行优化并提高运行速度。
保护代理可以控制对一个对象的访问，可以给不同的用户提供不同级别的使用权限。