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Java代理机制
 
来源:blog.csdn.net 发布于 2017-1-23
553 次浏览     评价:      
 

1引言

我们书写执行一个功能的函数时,经常需要在其中写入与功能不是直接相关但很有必要的代 码,如日志记录,信息发送,安全和事务支持等,这些枝节性代码虽然是必要的,但它会带 来以下麻烦:

枝节性代码游离在功能性代码之外,它下是函数的目的,这是对OO是一种破坏

枝节性代码会造成功能性代码对其它类的依赖,加深类之间的耦合,而这是OO系统所竭 力避免的

枝节性代码带来的耦合度会造成功能性代码移植困难,可重用性降低

从法理上说,枝节性代码应该`监视'着功能性代码,然后采取行动,而不是功能性代码 `通知'枝节性代码采取行动,这好比吟游诗人应该是主动记录骑士的功绩而不是骑士主 动要求诗人记录自己的功绩

2 常见的代理

毫无疑问,枝节性代码和功能性代码需要分开来才能降低耦合程度,符合现代OO系统的要 求,我们可以使用代理模式完成这个要求。

代理模式的作用是:为其它对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。在某些情况下,一 个客户不想直接引用另一个对象,而代理对象可以在客户端和目标对象之间起到中介作用。 代理模式一般涉及到三个角色:

抽象角色:声明真实对象和代理对象的共同接口

代理角色:代理对象内部包含有真实角色的引用,从而可以操作真实角色,同时代理对象 与真实对象有相同的接口,能在任何时候代替真实对象,同时代理对象可以在执行真实对 象前后加入特定的逻辑以实现功能的扩展。

真实角色:代理角色所代表的真实对象,是我们最终要引用的对象

常见的代理有:

远程代理(Remote Proxy):对一个位于不同的地址空间对象提供一个局域代表对象,如RMI中的stub

虚拟代理(Virtual Proxy):根据需要将一个资源消耗很大或者比较复杂的对象,延迟加 载,在真正需要的时候才创建

保护代理(Protect or Access Proxy):控制对一个对象的访问权限。

智能引用(Smart Reference Proxy):提供比目标对象额外的服务和功能。

通过代理类这一中间层,能够有效控制对实际委托类对象的直接访问,也可以很好地隐藏和 保护实际对象,实施不同的控制策略,从而在设计上获得了更大的灵活性。

3 代理模式UML图

代理是一种常用的设计模式,其目的就是为其他对象提供一个代理以控制对某个对象的访问。 代理类负责为委托类预处理消息,过滤消息并转发消息,以及进行消息被委托类执行后的后 续处理。

4 代理模式实例

以下以《Java与模式》中的示例为例:

// 抽象角色:
abstract public class Subject {
abstract public void request();
}

// 真实角色:实现了Subject的request()方法
public class RealSubject extends Subject {
public RealSubject() { }

public void request() {
System.out.println( " From real subject. " );
}
}

// 代理角色:
public class ProxySubject extends Subject {
// 以真实角色作为代理角色的属性
private Subject realSubject;

public ProxySubject(Subject realSubject) {this.realSubject = realSubject }

// 该方法封装了真实对象的request方法
public void request() {
preRequest();
realSubject.request(); // 此处执行真实对象的request方法
postRequest();
}
...
}

// 客户端调用:
RealSubject real = new RealSubject();
Subject sub = new ProxySubject(real);
Sub.request();

由以上代码可以看出,客户实际需要调用的是RealSubject类的request()方法,现在用 ProxySubject来代理 RealSubject类,同样达到目的,同时还封装了其他方法 (preRequest(),postRequest()),可以处理一些其他问题。

另外,如果要按照上述的方法使用代理模式,那么真实角色必须是事先已经存在的,并将其 作为代理对象的内部属性。但是实际使用时,如果某一个代理要应用于-批真实角色,毎个 真实对象必须对应一个代理角色,如果大量使用会导致类的急剧膨胀;此外,如果事先并不 知道真实角色,该如何使用编写代理类呢?这个问题可以通过java的动态代理类来解决。

5 java动态代理

所谓Dynamic Proxy是这样一种class:它是在运行时生成的class,在生成它时你必须提供一 组interface给它,然后该class就宣称它实现了这些 interface。你当然可以把该class的实 例当作这些interface中的任何一个来用。当然啦,这个Dynamic Proxy其实就是一个Proxy, 它不会替你作实质性的工作,在生成它的实例时你必须提供一个handler,由它接管实际的工 作。

5.1 java动态代理UML图

java动态代理类位于java.lang.reflect包下,一般主要涉及到以下两个类:

Interface InvocationHandler:该接口中仅定义了一个方法Object:invoke(Object obj,Method method, Object[] args)。在实际使用时,第一个参数obj一般是指代理 类,method是被代理的方法,如上例中的request(),args为该方法的参数数组。 这个抽 象方法在代理类中动态实现。

Proxy:该类即为动态代理类,作用类似于上例中的ProxySubject。

Protected Proxy(InvocationHandler h):构造函数,估计用于给内部的h赋值。

Static Class getProxyClass (ClassLoader loader, Class[] interfaces):获得一个 代理类,其中loader是类装载器,interfaces是真实类所拥有的全部接口的数组。

Static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class[] interfaces, InvocationHandler h):返回代理类的一个实例,返回后的代理类可以当作被代理类使用 (可使用被代理类的在Subject接口中声明过的方法)。

在使用动态代理类时,我们必须实现InvocationHandler接口,以第一节中的示例为例:

// 抽象角色(之前是抽象类,此处应改为接口):
public interface Subject {
abstract public void request();
}

// 具体角色RealSubject:
public class RealSubject implements Subject {
public RealSubject() {}

public void request() {
System.out.println( " From real subject. " );
}

}

// 代理处理器:
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;

public class DynamicSubject implements InvocationHandler {
private Object sub;
public DynamicSubject() {}

public DynamicSubject(Object obj) {
sub = obj;
}

public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
System.out.println( " before calling " + method);
method.invoke(sub,args);

System.out.println( " after calling " + method);
return null ;
}
}

该代理类的内部属性为Object类,实际使用时通过该类的构造函数DynamicSubject(Object obj)对其赋值;此外,在该类还实现了invoke方法,该方法中的

method.invoke(sub,args);

其实就是调用被代理对象的将要被执行的方法,方法参数sub是实际的被代理对象,args为执 行被代理对象相应操作所需的参数。通过动态代理类,我们可以在调用之前或之后执行一些 相关操作。

// 客户端:
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Proxy;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Method;

public class Client {

static public void main(String[] args) throws Throwable {
RealSubject rs = new RealSubject(); // 在这里指定被代理类
InvocationHandler ds = new DynamicSubject(rs);
Class cls = rs.getClass();

// 以下是一次性生成代理
Subject subject = (Subject) Proxy.newProxyInstance(cls.getClassLoader(), cls.getInterfaces(),ds );
subject.request();
}
}

// 程序运行结果:
before calling public abstract void Subject.request()
From real subject.
after calling public abstract void Subject.request()

通过这种方式,被代理的对象(RealSubject)可以在运行时动态改变,需要控制的接口 (Subject接口)可以在运行时改变,控制的方式(DynamicSubject类)也可以动态改变,从而实 现了非常灵活的动态代理关系。

6 代理模式与装饰者模式的区别

代理模式和装饰者模式很像,在典型的例子上,如spring的AOP、远程代理类、JDK的proxy, 都是代理模式。JDK里的输入/输出器是很典型的装饰器模式!但在有些场景上,对设计模式 入门的新手,还是有点难区分,UML类图基本没区别,都是实现同一个接口,一个类包装另一 个类。 两者的定义:

装饰器模式:能动态的新增或组合对象的行为

代理模式:为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问

装饰模式是“新增行为”,而代理模式是“控制访问”。关键就是我们如何判断是“新增行 为”还是“控制访问”。你在一个地方写装饰,大家就知道这是在增加功能,你写代理,大 家就知道是在限制。

6.1 装饰者模式UML图

其中类的职责如下:

抽象构件角色(Project):给出一个接口,以规范准备接收附加责任的对象

具体构件角色(Employe):定义一个将要接收附加责任的类

装饰角色(Manager):持有一个构件对象的实例,并定义一个与抽象构件接口一致的接口

具体装饰角色(ManagerA、ManagerB):负责给构件对象“贴上”附加的责任

6.2 形象说明

代理模式:在不改变接口的前提下,控制对象的访问

例子:孙悟空扮演并代替高家三小姐

孙悟空扮演高家三小姐,所以可以说孙悟空与高家三小姐具有共同的接口。如果猪八戒只想 见见高家三小姐的娇好面容,或者谈谈天说说地,那么高家三小姐的“代理”孙悟空是允许 的,但猪八戒想亲亲嘴,那么是不行的。这是保护代理模式的应用。只有代理对象认为合适 时,才会将客户端的请求传递给真实主题对象。

装饰模式:在不改变接口的前提下,动态扩展对象的功能

孙悟空有七十二般变化,在二郎神眼里,他永远是那只猢狲。装饰模式以对客户透明的方式 动态地给一个对象附加上更多的责任。换言之,客户端并不会觉得对象在装饰前和装饰后有 什么不同。装饰模式可以在不使用创造更多子类的情况下,将对象的功能加以扩展。他的每 一种变化都给他带来一种附加的本领。他变成鱼儿时,就可以到水里游泳;他变成雀儿时, 就可以在天上飞行。而不管悟空怎么变化,在二郎神眼里,他永远是那只猢狲。装饰模式以 对客户透明的方式动态地给一个对象附加上更多的责任。换言之,客户端并不会觉得对象在 装饰前和装饰后有什么不同。装饰模式可以在不使用创造更多子类的情况下,将对象的功能 加以扩展。

   
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