基本介紹

代理模式是一種結(jié)構(gòu)性設(shè)計模式。為對象提供一個替身，以控制對這個對象的訪問。即通過代理對象訪問目標對象，并允許在將請求提交給對象前后進行一些處理。

被代理的對象可以是遠程對象、創(chuàng)建開銷大的對象或需要安全控制的對象。

代理模式主要有三種不同的形式：

• 靜態(tài)代理：由程序員創(chuàng)建代理類或特定工具自動生成源代碼再對其編譯。在程序運行前代理類的 .class 文件就已經(jīng)存在了
• 動態(tài)代理（JDK 代理、接口代理）：在程序運行時運用反射機制動態(tài)創(chuàng)建而成，動態(tài)就是在程序運行時生成的，而不是編譯時。
• cglib 代理（可以在內(nèi)存動態(tài)的創(chuàng)建對象，而不是實現(xiàn)接口，屬于動態(tài)代理的范疇）

問題

為什么要控制對于某個對象的訪問呢？舉個例子：有這樣一個消耗大量系統(tǒng)資源的巨型對象， 你只是偶爾需要使用它， 并非總是需要。

你可以實現(xiàn)延遲初始化：在實際有需要時再創(chuàng)建該對象。對象的所有客戶端都要執(zhí)行延遲初始代碼。不幸的是， 這很可能會帶來很多重復代碼。

在理想情況下， 我們希望將代碼直接放入對象的類中， 但這并非總是能實現(xiàn)：比如類可能是第三方封閉庫的一部分。

解決方案

代理模式建議新建一個與原服務(wù)對象接口相同的代理類， 然后更新應(yīng)用以將代理對象傳遞給所有原始對象客戶端。代理類接收到客戶端請求后會創(chuàng)建實際的服務(wù)對象， 并將所有工作委派給它。

代理將自己偽裝成數(shù)據(jù)庫對象， 可在客戶端或?qū)嶋H數(shù)據(jù)庫對象不知情的情況下處理延遲初始化和緩存查詢結(jié)果的工作。

這有什么好處呢？如果需要在類的主要業(yè)務(wù)邏輯前后執(zhí)行一些工作， 你無需修改類就能完成這項工作。由于代理實現(xiàn)的接口與原類相同， 因此你可將其傳遞給任何一個使用實際服務(wù)對象的客戶端。

代理模式結(jié)構(gòu)

• 1.服務(wù)接口 （Service Interface） 聲明了服務(wù)接口。代理必須遵循該接口才能偽裝成服務(wù)對象。
• 服務(wù) （Service） 類提供了一些實用的業(yè)務(wù)邏輯。
• 代理 （Proxy） 類包含一個指向服務(wù)對象的引用成員變量。代理完成其任務(wù) （例如延遲初始化、 記錄日志、 訪問控制和緩存等） 后會將請求傳遞給服務(wù)對象。通常情況下， 代理會對其服務(wù)對象的整個生命周期進行管理。
• 客戶端 （Client） 能通過同一接口與服務(wù)或代理進行交互， 所以你可在一切需要服務(wù)對象的代碼中使用代理。

打游戲有代練、買賣房子有中介代理、再比如一般公司投互聯(lián)網(wǎng)廣告也可以找代理公司，這里的代練、中介、廣告代理公司扮演的角色都是代理。

這里舉個更接近程序員的例子，比如有些變態(tài)的公司不允許在公司刷微博，看視頻，可以通過一層代理來限制我們訪問這些網(wǎng)站。

廢話不多說，先來個靜態(tài)代理。

靜態(tài)代理

1、定義網(wǎng)絡(luò)接口

public interface Internet {
    void connectTo(String serverHost) throws Exception;
}

2、真正的網(wǎng)絡(luò)連接

public class RealInternet implements Internet{

    @Override
    public void connectTo(String serverHost) throws Exception {
        System.out.println("Connecting to "+ serverHost);
    }
}

3、公司的網(wǎng)絡(luò)代理

public class ProxyInternet implements Internet {

    //目標對象，通過接口聚合
    private Internet internet;

    // 通過構(gòu)造方法傳入目標對象
    public ProxyInternet(Internet internet){
        this.internet = internet;
    }
    //網(wǎng)絡(luò)黑名單
    private static List<String> bannedSites;

    static
    {
        bannedSites = new ArrayList<String>();
        bannedSites.add("bilibili.com");
        bannedSites.add("youtube.com");
        bannedSites.add("weibo.com");
        bannedSites.add("qq.com");
    }

    @Override
    public void connectTo(String serverhost) throws Exception {
        // 添加限制功能
        if(bannedSites.contains(serverhost.toLowerCase()))
        {
            throw new Exception("Access Denied:"+serverhost);
        }
        internet.connectTo(serverhost);
    }
}

4、客戶端驗證

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        Internet internet = new ProxyInternet(new RealInternet());
        try {
            internet.connectTo("so.com");
            internet.connectTo("qq.com");
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e.getMessage());
        }
    }
}

5、輸出

Connecting to so.com
Access Denied:qq.com

不能訪問娛樂性網(wǎng)站，但是可以用 360 搜索，SO 靠譜，哈哈

靜態(tài)代理類優(yōu)缺點

優(yōu)點：

在不修改目標對象的前提下，可以通過代理對象對目標對象功能擴展

代理使客戶端不需要知道實現(xiàn)類是什么，怎么做的，而客戶端只需知道代理即可（解耦合），對于如上的客戶端代碼，RealInterner() 可以應(yīng)用工廠將它隱藏。

缺點：

1. 代理類和委托類實現(xiàn)了相同的接口，代理類通過委托類實現(xiàn)了相同的方法。這樣就出現(xiàn)了大量的代碼重復。如果接口增加一個方法，除了所有實現(xiàn)類需要實現(xiàn)這個方法外，所有代理類也需要實現(xiàn)此方法。增加了代碼維護的復雜度。
2. 代理對象只服務(wù)于一種類型的對象，如果要服務(wù)多類型的對象。勢必要為每一種對象都進行代理，靜態(tài)代理在程序規(guī)模稍大時就無法勝任了。

動態(tài)代理

靜態(tài)代理會產(chǎn)生很多靜態(tài)類，所以我們要想辦法可以通過一個代理類完成全部的代理功能，這就引出了動態(tài)代理。

JDK原生動態(tài)代理

• 代理對象，不需要實現(xiàn)接口，但是目標對象要實現(xiàn)接口，否則不能用動態(tài)代理
• 代理對象的生成，是通過 JDK 的 API（反射機制），動態(tài)的在內(nèi)存中構(gòu)建代理對象

在 JAVA 中要想實現(xiàn)動態(tài)代理機制，需要
java.lang.reflect.InvocationHandler 接口和 java.lang.reflect.Proxy 類的支持

Coding

1、網(wǎng)絡(luò)接口不變

public interface Internet {
    void connectTo(String serverHost) throws Exception;
}

2、真正的網(wǎng)絡(luò)連接，也不會改變

public class RealInternet implements Internet{

    @Override
    public void connectTo(String serverHost) throws Exception {
        System.out.println("Connecting to "+ serverHost);
    }
}

3、動態(tài)代理，需要實現(xiàn) InvocationHandler，我們用 Lambda 表達式簡化下

public class ProxyFactory {

    /**
     * 維護一個目標對象
     **/
    private Object target;

    /**
     * 構(gòu)造器，初始化目標對象
     **/
    public ProxyFactory(Object target) {
        this.target = target;
    }

    public Object getProxyInstance() {

        /**
         被代理對象target通過參數(shù)傳遞進來，
         通過target.getClass().getClassLoader()獲取ClassLoader對象，
         然后通過target.getClass().getInterfaces()獲取它實現(xiàn)的所有接口，
         再將target包裝到實現(xiàn)了InvocationHandler接口的對象中。
         通過newProxyInstance函數(shù)我們就獲得了一個動態(tài)代理對象。
         */
        return Proxy.newProxyInstance(target.getClass().getClassLoader(), target.getClass().getInterfaces(), new InvocationHandler() {
            @Override
            public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
                if(bannedSites.contains(args[0].toString().toLowerCase()))
                {
                    throw new Exception("Access Denied:"+args[0]);
                }
                //反射機制調(diào)用目標對象的方法
                Object obj = method.invoke(target, args);
                return obj;
            }
        });
    }

    private static List<String> bannedSites;

    static
    {
        bannedSites = new ArrayList<String>();
        bannedSites.add("bilibili.com");
        bannedSites.add("youtube.com");
        bannedSites.add("weibo.com");
        bannedSites.add("qq.com");
    }
}

4、客戶端

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        Internet internet = new ProxyInternet(new RealInternet());
        try {
            internet.connectTo("360.cn");
            internet.connectTo("qq.com");
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e.getMessage());
        }
    }
}

動態(tài)代理的方式中，所有的函數(shù)調(diào)用最終都會經(jīng)過 invoke 函數(shù)的轉(zhuǎn)發(fā)，因此我們就可以在這里做一些自己想做的操作，比如日志系統(tǒng)、事務(wù)、攔截器、權(quán)限控制等。

cglib代理

靜態(tài)代理和 JDK 代理模式都要求目標對象實現(xiàn)一個接口，但有時候目標對象只是一個單獨的對象，并沒有實現(xiàn)任何接口，這個時候就可以使用目標對象子類來實現(xiàn)代理，這就是 cglib 代理。

• cglib(Code Generation Library)是一個基于ASM的字節(jié)碼生成庫，它允許我們在運行時對字節(jié)碼進行修改和動態(tài)生成。cglib 通過繼承方式實現(xiàn)代理。它廣泛的被許多AOP的框架使用，比如我們的 Spring AOP。
• cglib 包的底層是通過使用字節(jié)碼處理框架 ASM 來轉(zhuǎn)換字節(jié)碼并生成新的類。
• cglib 代理也被叫做子類代理，它是在內(nèi)存中構(gòu)建一個子類對象從而實現(xiàn)目標對象功能擴展。

Coding

添加 cglib 依賴

<dependency>
    <groupId>cglib</groupId>
    <artifactId>cglib</artifactId>
    <version>3.3.0</version>
</dependency>

1、不需要接口

public class RealInternet{

    public void connectTo(String serverHost) {
        System.out.println("Connecting to "+ serverHost);
    }
}

2、代理工廠類

public class ProxyFactory implements MethodInterceptor {

    private Object target;

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

    @Override
    public Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
        System.out.println("cglib 代理開始，可以添加邏輯");
        Object obj = method.invoke(target,objects);
        System.out.println("cglib 代理結(jié)束");
        return obj;
    }


    public Object getProxyInstance(){
        //工具類，類似于JDK動態(tài)代理的Proxy類
        Enhancer enhancer = new Enhancer();
        //設(shè)置父類
        enhancer.setSuperclass(target.getClass());
        //設(shè)置回調(diào)函數(shù)
        enhancer.setCallback(this);
        //創(chuàng)建子類對象，即代理對象
        return enhancer.create();
    }
}

3、客戶端

public class Client {

    public static void main(String[] args) {

        //目標對象
        RealInternet target = new RealInternet();
        //獲取代理對象,并且將目標對象傳遞給代理對象
        RealInternet internet = (RealInternet) new ProxyFactory(target).getProxyInstance();
        internet.connectTo("so.cn");
    }
}

4、輸出

cglib 代理開始，可以添加邏輯
Connecting to so.cn
cglib 代理結(jié)束

代理模式適合應(yīng)用場景

使用代理模式的方式多種多樣， 我們來看看最常見的幾種。

• 延遲初始化 （虛擬代理）：如果你有一個偶爾使用的重量級服務(wù)對象， 一直保持該對象運行會消耗系統(tǒng)資源時， 可使用代理模式。你無需在程序啟動時就創(chuàng)建該對象， 可將對象的初始化延遲到真正有需要的時候。
• 訪問控制 （保護代理）：如果你只希望特定客戶端使用服務(wù)對象， 這里的對象可以是操作系統(tǒng)中非常重要的部分， 而客戶端則是各種已啟動的程序 （包括惡意程序）， 此時可使用代理模式。代理可僅在客戶端憑據(jù)滿足要求時將請求傳遞給服務(wù)對象。
• 本地執(zhí)行遠程服務(wù) （遠程代理）：適用于服務(wù)對象位于遠程服務(wù)器上的情形。在這種情形中， 代理通過網(wǎng)絡(luò)傳遞客戶端請求， 負責處理所有與網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的復雜細節(jié)。
• 記錄日志請求 （日志記錄代理）：適用于當你需要保存對于服務(wù)對象的請求歷史記錄時。代理可以在向服務(wù)傳遞請求前進行記錄。
• 緩存請求結(jié)果 （緩存代理）：適用于需要緩存客戶請求結(jié)果并對緩存生命周期進行管理時， 特別是當返回結(jié)果的體積非常大時。代理可對重復請求所需的相同結(jié)果進行緩存， 還可使用請求參數(shù)作為索引緩存的鍵值。比如請求圖片、文件等資源時，先到代理緩存取，如果沒有就去公網(wǎng)取并緩存到代理服務(wù)器
• 智能引用：可在沒有客戶端使用某個重量級對象時立即銷毀該對象。代理會將所有獲取了指向服務(wù)對象或其結(jié)果的客戶端記錄在案。代理會時不時地遍歷各個客戶端， 檢查它們是否仍在運行。如果相應(yīng)的客戶端列表為空， 代理就會銷毀該服務(wù)對象， 釋放底層系統(tǒng)資源。代理還可以記錄客戶端是否修改了服務(wù)對象。其他客戶端還可以復用未修改的對象。

AOP 中的代理模式

AOP（面向切面編程）主要的的實現(xiàn)技術(shù)主要有 Spring AOP 和 AspectJ

AspectJ 的底層技術(shù)就是靜態(tài)代理，用一種 AspectJ 支持的特定語言編寫切面，通過一個命令來編譯，生成一個新的代理類，該代理類增強了業(yè)務(wù)類，這是在編譯時增強，相對于下面說的運行時增強，編譯時增強的性能更好。（AspectJ 的靜態(tài)代理，不像我們前邊介紹的需要為每一個目標類手動編寫一個代理類，AspectJ 框架可以在編譯時就生成目標類的“代理類”，在這里加了個冒號，是因為實際上它并沒有生成一個新的類，而是把代理邏輯直接編譯到目標類里面了）

Spring AOP 采用的是動態(tài)代理，在運行期間對業(yè)務(wù)方法進行增強，所以不會生成新類，對于動態(tài)代理技術(shù)，Spring AOP 提供了對 JDK 動態(tài)代理的支持以及 CGLib 的支持。

默認情況下，Spring對實現(xiàn)了接口的類使用 JDK Proxy方式，否則的話使用CGLib。不過可以通過配置指定 Spring AOP 都通過 CGLib 來生成代理類。

具體邏輯在
org.springframework.aop.framework.DefaultAopProxyFactory類中，使用哪種方式生成由AopProxy 根據(jù) AdvisedSupport 對象的配置來決定源碼如下：

public class DefaultAopProxyFactory implements AopProxyFactory, Serializable {
    public DefaultAopProxyFactory() {
    }

    public AopProxy createAopProxy(AdvisedSupport config) throws AopConfigException {
        if (!config.isOptimize() && !config.isProxyTargetClass() && !this.hasNoUserSuppliedProxyInterfaces(config)) {
            return new JdkDynamicAopProxy(config);
        } else {
            Class<?> targetClass = config.getTargetClass();
            if (targetClass == null) {
                throw new AopConfigException("TargetSource cannot determine target class: Either an interface or a target is required for proxy creation.");
            } else {
                //如果目標類是接口且是代理類, 使用JDK動態(tài)代理類，否則使用Cglib生成代理類
                return (AopProxy)(!targetClass.isInterface() && !Proxy.isProxyClass(targetClass) ? new ObjenesisCglibAopProxy(config) : new JdkDynamicAopProxy(config));
            }
        }
    }

    private boolean hasNoUserSuppliedProxyInterfaces(AdvisedSupport config) {
    }
}

具體內(nèi)容就不展開了，后邊整理 SpringAOP 的時候再深入。