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设计模式之代理模式：掌控对象访问的优雅之道

news 2025/7/15 9:40:10

代理模式：掌控对象访问的优雅之道

引言：设计模式的重要性

在软件开发中，设计模式是解决常见问题的可复用方案，它们如同建筑师的蓝图，为开发者提供了经过验证的最佳实践。在23种经典设计模式中，代理模式因其独特的访问控制能力和增强功能特性而脱颖而出。代理模式不仅广泛应用于日常开发，更是构建高性能、可维护系统的关键组件。无论是实现延迟加载、访问控制，还是简化复杂系统结构，代理模式都发挥着不可替代的作用。

什么是代理模式？

定义与核心思想

代理模式（Proxy Pattern）是一种结构型设计模式，它提供了一个代理对象，用来控制对其他对象的访问。代理模式的核心思想是：在不改变原始类的情况下，通过引入代理类来增强功能。

通俗地说，代理模式就像明星的经纪人：当你想联系明星时，你需要先通过经纪人。经纪人可以决定是否安排见面、过滤不合理的请求，甚至在必要时代为处理某些事务。

模式结构

代理模式包含三个核心角色：

抽象主题（Subject）：定义真实主题和代理主题的公共接口
真实主题（Real Subject）：实现具体业务逻辑的实际对象
代理（Proxy）：持有对真实主题的引用，控制对真实主题的访问

代理模式的分类

1. 静态代理

在编译期就确定代理关系的模式，需要手动创建代理类。

特点：

实现简单直观
需要为每个被代理类创建代理类
代码冗余度高

2. 动态代理

在运行时动态生成代理类的模式，无需手动编写代理类。

细分类型：

JDK动态代理：基于接口实现，使用Java反射机制
CGLIB动态代理：基于字节码操作，可代理普通类

3. 按功能分类

远程代理：为不同地址空间的对象提供本地代表
虚拟代理：延迟创建开销大的对象
保护代理：控制对原始对象的访问权限
缓存代理：为开销大的运算结果提供缓存
智能引用代理：在对象被引用时执行额外操作

静态代理实现详解

场景：文件加载系统

考虑一个文件加载系统，我们需要在加载文件前进行权限验证，加载后记录日志。

类结构：

// 抽象主题：文件加载接口
public interface FileLoader {void loadFile(String filename);
}// 真实主题：实际文件加载器
public class RealFileLoader implements FileLoader {@Overridepublic void loadFile(String filename) {System.out.println("正在加载文件: " + filename);// 实际的文件加载操作...}
}// 代理类：增强的文件加载器
public class FileLoaderProxy implements FileLoader {private RealFileLoader realFileLoader;public FileLoaderProxy() {this.realFileLoader = new RealFileLoader();}@Overridepublic void loadFile(String filename) {// 前置增强：权限验证if (!checkAccess()) {System.out.println("访问被拒绝！");return;}// 调用真实对象的方法realFileLoader.loadFile(filename);// 后置增强：日志记录logAccess(filename);}private boolean checkAccess() {System.out.println("正在验证权限...");// 实际权限验证逻辑return true; // 简化为始终返回true}private void logAccess(String filename) {System.out.println("文件访问已记录: " + filename);}
}

客户端使用

public class Client {public static void main(String[] args) {FileLoader loader = new FileLoaderProxy();loader.loadFile("重要文档.pdf");}
}

输出：

正在验证权限...
正在加载文件: 重要文档.pdf
文件访问已记录: 重要文档.pdf

静态代理的优缺点

优点：

职责清晰，符合单一职责原则
在不修改目标对象的前提下扩展功能
开闭原则的良好实践

缺点：

代理类和目标类需实现相同接口
每个服务类都需要创建代理类，导致类数量增加
接口变更时，目标类和代理类都需要修改

动态代理深入解析

JDK动态代理

基于Java反射机制，在运行时动态创建代理类。

实现步骤：

定义InvocationHandler接口实现类
使用Proxy.newProxyInstance()创建代理对象
通过代理对象调用方法

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;// 调用处理器
public class LoggingHandler implements InvocationHandler {private Object target;public LoggingHandler(Object target) {this.target = target;}@Overridepublic Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {// 前置处理System.out.println("【日志】开始执行方法: " + method.getName());// 调用真实对象的方法Object result = method.invoke(target, args);// 后置处理System.out.println("【日志】方法执行完成: " + method.getName());return result;}// 创建代理对象public static Object createProxy(Object target) {return Proxy.newProxyInstance(target.getClass().getClassLoader(),target.getClass().getInterfaces(),new LoggingHandler(target));}
}

客户端使用：

public class Client {public static void main(String[] args) {FileLoader realLoader = new RealFileLoader();FileLoader proxy = (FileLoader) LoggingHandler.createProxy(realLoader);proxy.loadFile("年度报告.pdf");}
}

输出：

【日志】开始执行方法: loadFile
正在加载文件: 年度报告.pdf
【日志】方法执行完成: loadFile

CGLIB动态代理

适用于没有实现接口的类，通过操作字节码生成子类代理。

添加Maven依赖：

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

实现代码：

import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;
import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;
import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;public class CglibProxyFactory implements MethodInterceptor {private Object target;public CglibProxyFactory(Object target) {this.target = target;}// 创建代理对象public Object getProxyInstance() {Enhancer enhancer = new Enhancer();enhancer.setSuperclass(target.getClass());enhancer.setCallback(this);return enhancer.create();}@Overridepublic Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {System.out.println("【CGLIB代理】方法调用前: " + method.getName());Object result = method.invoke(target, args);System.out.println("【CGLIB代理】方法调用后: " + method.getName());return result;}
}

JDK代理 vs CGLIB代理

特性	JDK动态代理	CGLIB代理
实现基础	Java反射机制	字节码操作
代理对象要求	必须实现接口	可代理普通类
性能	调用方法较慢	创建代理慢，执行快
依赖	Java标准库	需要第三方库
方法拦截	通过InvocationHandler	通过MethodInterceptor
生成方式	运行时生成接口实现类	运行时生成目标类的子类