前言

大家好，我是禿頭JAVA人。你們是否在編程中經(jīng)常遇見這樣一個(gè)問題，對(duì)于訪問某個(gè)對(duì)象，我們希望給它的方法前加入一個(gè)標(biāo)記，比如對(duì)象的方法開始執(zhí)行、結(jié)束等等（比如日志記錄）。怎么辦呢，這個(gè)時(shí)候只要我們編寫一個(gè)復(fù)制的類，然后把這個(gè)對(duì)象傳給這個(gè)類，再對(duì)這個(gè)類進(jìn)行操作，不就可以了嗎。這就是代理模式，復(fù)制的類就是代理對(duì)象，通過代理對(duì)象與我們進(jìn)行打交道就可以對(duì)它原來(lái)的對(duì)象進(jìn)行改造。對(duì)于有些時(shí)候現(xiàn)有的對(duì)象不能滿足我們的需求的時(shí)候，如何對(duì)它進(jìn)行擴(kuò)展，對(duì)方法進(jìn)行改造，使其適用于我們所面臨的問題，這就是代理模式的思維出發(fā)點(diǎn)。

目錄

一：代理模式的介紹

二：實(shí)現(xiàn)靜態(tài)代理

三：代理的進(jìn)階：實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)代理

四：總結(jié)

接下來(lái)按照目錄，我們來(lái)依次講解本篇博客：

一：代理模式的介紹

1.1:目標(biāo)

為其他對(duì)象提供一種代理以控制對(duì)這個(gè)對(duì)象的訪問

解釋：在實(shí)際編程中我們會(huì)產(chǎn)生一個(gè)代理對(duì)象，然后去引用被代理對(duì)象，對(duì)被代理對(duì)象進(jìn)行控制與訪問，實(shí)現(xiàn)客戶端對(duì)原代理對(duì)象的訪問，詳情見下面的代碼示例。

1.2：適用性

在需要用比較通用和復(fù)雜的對(duì)象指針代替簡(jiǎn)單的指針的時(shí)候，使用Proxy 模式。下面是一 些可以使用Proxy 模式常見情況：
1.2.1:遠(yuǎn)程代理（Remote Proxy ）為一個(gè)對(duì)象在不同的地址空間提供局部代表。 NEXTSTEP[Add94] 使用N X P r o x y 類實(shí)現(xiàn)了這一目的。
1.2.2:虛代理（Virtual Proxy ）根據(jù)需要?jiǎng)?chuàng)建開銷很大的對(duì)象。在動(dòng)機(jī)一節(jié)描述的I m a g e P r o x y 就是這樣一種代理的例子。
1.2.3: 保護(hù)代理（Protection Proxy ）控制對(duì)原始對(duì)象的訪問。保護(hù)代理用于對(duì)象應(yīng)該有不同 的訪問權(quán)限的時(shí)候
1.2.4: 智能指引（Smart Reference ）取代了簡(jiǎn)單的指針，它在訪問對(duì)象時(shí)執(zhí)行一些附加操作。

1.3:結(jié)構(gòu)

二：實(shí)現(xiàn)靜態(tài)代理

2.1:代碼場(chǎng)景

假如我們現(xiàn)在由以下的場(chǎng)景：文件編輯器要對(duì)一個(gè)圖像文件進(jìn)行操作，遵循以下順序：加載，繪制，獲取長(zhǎng)度和寬度，存儲(chǔ)四個(gè)步驟，但是有個(gè)問題，需要被加載的圖片非常大，每次加載的時(shí)候都要耗費(fèi)很多時(shí)間。并且我們希望對(duì)圖片的操作可以記錄出來(lái)操作的步驟，比如第一步、第二步這樣便于我們?nèi)ダ斫?strong>。為了解決這個(gè)問題，我們可以先考慮解決第一個(gè)問題就是利用代理模式去新建一個(gè)代理對(duì)象，然后在代理對(duì)象里去實(shí)現(xiàn)一個(gè)緩存，這樣下次我們直接可以去緩存里面取對(duì)象，而不用去新建，這樣就省去了新建對(duì)象消耗的資源。另一方面，我們可以考慮去引用原來(lái)的方法，再給這方法基礎(chǔ)上添加我們所要做的記錄。接下里我們用java代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)場(chǎng)景：

2.2：代碼示范

2.2.1：首先新建一個(gè)接口，命名為Graphic，其中主要規(guī)范了我們進(jìn)行操作的步驟

public interface Graphic {

    void load();//加載

    void Draw();//繪制

    Extent GetExtent();//獲取長(zhǎng)度和寬度

    void Store();//存儲(chǔ)

}

2.2.2：然后去新建一個(gè)Image類，用于實(shí)現(xiàn)接口，對(duì)操作進(jìn)行具體控制,注意為了其中的Extent是對(duì)寬度和長(zhǎng)度的封裝（省略get和set方法）

public class Image implements Graphic{

    public Image() {
        
        try {
            Thread.sleep(2000); //模擬創(chuàng)建需要花費(fèi)很久的時(shí)間
            System.out.println("正在創(chuàng)建對(duì)象");
        } catch (Exception e) {
            
            e.printStackTrace();
        }
    }
    
    @Override
    public void load() {
        
        System.out.println("進(jìn)行加載..");

    }

    @Override
    public void Draw() {
        
        System.out.println("進(jìn)行繪畫..");
        
    }

    @Override
    public Extent GetExtent() {

        Extent extent = new Extent("100","200");
        
        System.out.println("獲取圖片的屬性是:"+extent.toString());
        
        return extent;
    }



    @Override
    public void Store() {

        System.out.println("圖片進(jìn)行存儲(chǔ)在硬盤里..");
        
    }


}

public class Extent {
    
    private String width;
    
    private String length;

    public Extent(String width, String length) {
        super();
        this.width = width;
        this.length = length;
    }
//getter And setter方法
}

2.2.3：接下來(lái)就是很關(guān)鍵的一步了，新建我們的代理類，我們新建一個(gè)類叫做ImageProxy,然后實(shí)現(xiàn)緩存與記錄的效果:

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class ImageProxy  implements Graphic{
    
    private Image image;
    
    private Map<String , Image> cache  = new HashMap<String, Image>();//緩存
    
    public ImageProxy() {
        
        init();
    }
    
    public void init(){ //只需要初始化一次
        
        if (image==null) {
            
             image= new Image();
             
             cache.put("image", image);//放入緩存
            
        }else{

           image=cache.get("image");
    }
    

    @Override
    public void load() {
        
         System.out.println("---第一步開始---");
         
          image.load();
         
         System.out.println("---第一步結(jié)束---");
    }
    
    @Override
    public void Draw() {
        
        System.out.println("---第二步開始---");
        
        image.Draw();
        
        System.out.println("---第二步結(jié)束---");
    }

    @Override
    public Extent GetExtent() {
        
        System.out.println("---第三步開始---");
        Extent extent = image.GetExtent();
        System.out.println("---第三步結(jié)束--");
        
        return extent;
        
    }
    @Override
    public void Store() {
        System.out.println("---第四步開始---");
        
        image.Store();
        
        System.out.println("---第四步結(jié)束--");
        
    }
    
}

2.2.4：我們的文檔編輯器現(xiàn)在要開始進(jìn)行文檔編輯了，我們來(lái)實(shí)現(xiàn)具體的代碼，我們先來(lái)引用一下原對(duì)象，看一下原來(lái)的對(duì)象會(huì)出現(xiàn)什么情況：

public class DocumentEditor {
    
    public static void main(String[] args) {
        
         Graphic proxy = new Image();//引用代碼
         
         proxy.load();
         
         proxy.Draw();
         
         proxy.GetExtent();
         
         proxy.Store();
        
    }

}

2.2.5：測(cè)試代碼

正在創(chuàng)建對(duì)象
進(jìn)行加載..
進(jìn)行繪畫..
獲取圖片的屬性是:Extent [width=100, length=200]
圖片進(jìn)行存儲(chǔ)在硬盤里..

我們可以看出，它會(huì)消耗3秒才會(huì)出來(lái)具體的對(duì)象，并且沒有我們所需要的記錄。好了，我們把2.2.4的引用代碼改為： Graphic proxy = new ImageProxy();

我們?cè)賮?lái)測(cè)試一下：

正在創(chuàng)建對(duì)象
---第一步開始---
進(jìn)行加載..
---第一步結(jié)束---
---第二步開始---
進(jìn)行繪畫..
---第二步結(jié)束---
---第三步開始---
獲取圖片的屬性是:Extent [width=100, length=200]
---第三步結(jié)束--
---第四步開始---
圖片進(jìn)行存儲(chǔ)在硬盤里..
---第四步結(jié)束--

很明顯可以看出，通過訪問我們的代理對(duì)象，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)原方法的改造，這就是代理模式的精髓思想。不過到這里你可能會(huì)問，為什么不對(duì)原對(duì)象進(jìn)行改造呢？為什么要給他新建一個(gè)代理對(duì)象，這不是很麻煩嗎。回答這個(gè)問題，首先要提一個(gè)代碼的設(shè)計(jì)原則，也就是有名的開閉原則：對(duì)擴(kuò)展開放，對(duì)修改關(guān)閉。這句話的意思就是不建議對(duì)原有的代碼進(jìn)行修改，我們要做的事就是盡量不用動(dòng)原有的類和對(duì)象，在它的基礎(chǔ)上去改造，而不是直接去修改它。至于這個(gè)原則為什么這樣，我想其中一個(gè)原因就是因?yàn)檐浖w系中牽一發(fā)很動(dòng)全身的事情很常見，很可能你修改了這一小塊，然而與此相關(guān)的很多東西就會(huì)發(fā)生變化。所以輕易不要修改，而是擴(kuò)展。

三：實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)代理

3.1：靜態(tài)代理的不足：

通過看靜態(tài)代理可以動(dòng)態(tài)擴(kuò)展我們的對(duì)象，但是有個(gè)問題，在我們進(jìn)行方法擴(kuò)展的時(shí)候，比如我們的日志功能：每個(gè)前面都得寫第一步、第二步。如果我們要再一些其他的東西，比如權(quán)限校驗(yàn)、代碼說明，一個(gè)兩個(gè)方法還好，萬(wàn)一方法成百個(gè)呢，那我們豈不是要累死。這就是動(dòng)態(tài)代理要解決的問題，只需要寫一次就可以，究竟是怎么實(shí)現(xiàn)的呢，接下里我們來(lái)一探究竟吧。

3.2：動(dòng)態(tài)代理的準(zhǔn)備：

動(dòng)態(tài)代理需要用到JDk的Proxy類，通過它的newProxyInstance（）方法可以生成一個(gè)代理類，我們來(lái)通過jdk看一下具體的說明，如何使用它：

public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,
                                      Class<?>[] interfaces,
                                      InvocationHandler h)
                               throws IllegalArgumentException

返回一個(gè)指定接口的代理類實(shí)例，該接口可以將方法調(diào)用指派到指定的調(diào)用處理程序。此方法相當(dāng)于：

   Proxy.getProxyClass(loader, interfaces).
         getConstructor(new Class[] { InvocationHandler.class }).
         newInstance(new Object[] { handler });
 

Proxy.newProxyInstance 拋出 IllegalArgumentException，原因與 Proxy.getProxyClass 相同。

參數(shù)：loader - 定義代理類的類加載器interfaces - 代理類要實(shí)現(xiàn)的接口列表h - 指派方法調(diào)用的調(diào)用處理程序返回：一個(gè)帶有代理類的指定調(diào)用處理程序的代理實(shí)例，它由指定的類加載器定義，并實(shí)現(xiàn)指定的接口拋出：IllegalArgumentException - 如果違反傳遞到 getProxyClass 的參數(shù)上的任何限制NullPointerException - 如果 interfaces 數(shù)組參數(shù)或其任何元素為 null，或如果調(diào)用處理程序 h 為 null

從中可以看出它有三個(gè)參數(shù)，分別是classlcoder、interface、InvocationHandler.只要我們把這三個(gè)參數(shù)傳遞給他，它就可以 返回給我們一個(gè)代理對(duì)象，訪問這個(gè)代理對(duì)象就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)原對(duì)象的擴(kuò)展。接下來(lái)，我們用代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)它。

3.3：代碼場(chǎng)景

我們來(lái)做這樣一個(gè)場(chǎng)景，我們實(shí)現(xiàn)一個(gè)計(jì)算器，計(jì)算器里面有加減乘除方法，然后我們實(shí)現(xiàn)這個(gè)計(jì)算的接口，有具體的類和被代理的類，我們通過動(dòng)態(tài)代理來(lái)生成代理類，而不用自己去建了，好了，看接下來(lái)的代碼：

3.4：動(dòng)態(tài)代理的代碼實(shí)現(xiàn)

3.4.1：首先我們新建一個(gè)接口，命名為Calculator ，聲明四個(gè)方法:

public interface Calculator {
    
    int add(int i,int j);//加
    
    int sub(int i,int j);//減
    
    int mul(int i,int j);//乘
    
    double div(int i,int j);//除

}

3.4.2:新建一個(gè)實(shí)現(xiàn)類，命名為CalculatorImpl ,也就是被代理類

public class CalculatorImpl  implements Calculator{

    @Override
    public int add(int i, int j) {
        
        return i+j;
    }

    @Override
    public int sub(int i, int j) {
        
        return i-j;
    }

    @Override
    public int mul(int i, int j) {
        
        return i*j;
    }

    @Override
    public double div(int i, int j) {
        
    return  (i/j);
    
    }

}

3.4.3:新建一個(gè)類，命名為CalCulatorDynamicProxy，也就是我們的代理類，用來(lái)對(duì)上面的類進(jìn)行代理：

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
import java.util.Arrays;

public class CalCulatorDynamicProxy { //動(dòng)態(tài)代理類

    private Calculator calculator;//要代理的對(duì)象

    public CalCulatorDynamicProxy(Calculator calculator) {

        this.calculator = calculator;
    }

    public Calculator getCalculator() {

        Calculator proxy = null;

        ClassLoader loader =calculator.getClass().getClassLoader();//獲取類加載器

        Class[] interfaces = new Class[]{Calculator.class};//代理對(duì)象的類型

        InvocationHandler h = new InvocationHandler() {//調(diào)用處理器

        //proxy:正在返回的代理對(duì)象
        //method:被調(diào)用的方法
        //args:傳入的參數(shù)    
            @Override
            public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
                System.out.println("---日志記錄開始---");
                String name = method.getName();//獲取方法的名字
                System.out.println("方法"+name+"()開始執(zhí)行了");
                System.out.println("方法中的參數(shù)是："+Arrays.asList(args));
                Object result = method.invoke(calculator, args);
                System.out.println("方法執(zhí)行后的結(jié)果是"+result);
                return result;
            }
        };
        proxy=(Calculator)Proxy.newProxyInstance(loader, interfaces, h);//代理對(duì)象
        return proxy;
    }

}

這里要特別強(qiáng)調(diào)的問題就是：invoke()方法，注意其中的參數(shù)，分別是被代理對(duì)象、方法、和對(duì)象參數(shù)，這里的原理是反射，通過獲取原對(duì)象的class對(duì)象，然后進(jìn)行處理，我們可以通過method對(duì)象拿到被代理對(duì)象的方法，也是add()、mul()、sub()、div()方法，也可以通過args對(duì)象數(shù)組取得傳入的參數(shù)，比如我們具體傳入的數(shù)值，再通過method.invoke()方法進(jìn)行調(diào)用，就進(jìn)行了被代理對(duì)象的方法的執(zhí)行，然后就是返回的結(jié)果（如果方法前為void，返回的就是null）

3.4.4：我們來(lái)做具體的測(cè)試

public class Test {
    
    public static void main(String[] args) {
    
        Calculator cal = new CalculatorImpl();
        
        Calculator proxy = new CalCulatorDynamicProxy(cal).getCalculator();
        
        int add = proxy.add(29, 1);
        
        
        int sub = proxy.sub(9, 2);
        
        
        int mul = proxy.mul(3, 7);
        
        
        double div = proxy.div(6,8);
        
    }

}

具體的測(cè)試結(jié)果：

---日志記錄開始---
方法add()開始執(zhí)行了
方法中的參數(shù)是：[29, 1]
方法執(zhí)行后的結(jié)果是30
---日志記錄開始---
方法sub()開始執(zhí)行了
方法中的參數(shù)是：[9, 2]
方法執(zhí)行后的結(jié)果是7
---日志記錄開始---
方法mul()開始執(zhí)行了
方法中的參數(shù)是：[3, 7]
方法執(zhí)行后的結(jié)果是21
---日志記錄開始---
方法div()開始執(zhí)行了
方法中的參數(shù)是：[6, 8]
方法執(zhí)行后的結(jié)果是0.0

可以看出動(dòng)態(tài)代理模式輕松完成了對(duì)被代理對(duì)象的日志記錄功能，并且只用寫一次，這樣即便有成百上千的方法我們也不怕，這就是動(dòng)態(tài)代理領(lǐng)先于靜態(tài)代理之處，雖然實(shí)現(xiàn)起來(lái)有點(diǎn)麻煩，但是其方便，動(dòng)態(tài)的給被代理對(duì)象添加功能。我們所寫的重復(fù)代碼更少，做的事情更少。

四：總結(jié)

本篇博客介紹了動(dòng)態(tài)代理和靜態(tài)代理的概念，并對(duì)其進(jìn)行了代碼實(shí)現(xiàn)，在實(shí)際的工作中，我們會(huì)經(jīng)常遇到需要代理模式的地方，希望能多多思考，促進(jìn)我們形成一定的思維模式。并且動(dòng)態(tài)代理作為SpringAop的實(shí)現(xiàn)原理，封裝了動(dòng)態(tài)代理，讓我們實(shí)現(xiàn)起來(lái)更加方便，對(duì)于這部分內(nèi)容可以只做了解，理解其背后的運(yùn)行機(jī)制即可，并不需要具體實(shí)現(xiàn)，如果需要實(shí)現(xiàn)，直接使用spring的Aop功能即可。

希望看完本篇，能對(duì)代理這種思維有深入的理解。好了，本篇文章就講到這里，謝謝。