深入理解代理模式，设计模式中的隐形守护者
代理模式是设计模式中的"隐形守护者"，它通过引入代理对象间接控制对目标对象的访问，在不修改原始类的前提下增强功能，该模式的核心在于抽象主题（接口）、真实主题（被代理类）和代理类三方协作，代理类持有真实对象的引用并拦截请求，实现访问控制、延迟初始化、日志记录等附加职责。 ，常见代理分为静态代理（手动编码）和动态代理（运行时生成，如JDK动态代理、CGLib），静态代理需为每个类单独编写代理，灵活性低；动态代理利用反射机制自动创建，大幅减少重复代码，代理模式广泛应用于Spring AOP、RPC调用、安全校验等场景，体现了"开闭原则"和"单一职责原则"，是解耦核心逻辑与辅助操作的经典方案，其优势在于职责清晰，但过度使用可能导致系统复杂度增加。
在软件开发中，设计模式是解决常见问题的经典方法。代理模式（Proxy Pattern）是一种结构型设计模式，它通过提供一个代理对象来控制对另一个对象的访问，代理模式在现实世界中的应用非常广泛，例如远程代理、虚拟代理、保护代理等，本文将深入探讨代理模式的概念、类型、实现方式以及实际应用场景,帮助读者全面理解这一重要的设计模式。
代理模式概述
1 什么是代理模式？
代理模式的核心思想是在不改变原始对象的情况下，通过引入代理对象来控制对它的访问，代理对象通常充当客户端和目标对象之间的中介，可以在访问目标对象前后执行额外的逻辑，例如权限检查、缓存、日志记录等。
2 代理模式的组成
代理模式通常涉及以下几个角色：
- Subject（抽象主题）：定义目标对象和代理对象的共同接口,客户端通过该接口访问目标对象。
- RealSubject（真实主题）：实现
Subject接口的具体类,是代理对象所代表的真实对象。 - Proxy（代理）：实现
Subject接口，并持有对RealSubject的引用，可以在访问RealSubject前后添加额外逻辑。
3 代理模式的优点
- 职责清晰：代理对象可以专注于控制访问逻辑,而真实对象专注于核心业务。
- 增强灵活性：可以在不修改目标对象的情况下扩展功能。
- 提高安全性：代理可以增加权限控制,防止非法访问。
代理模式的类型
根据不同的应用场景,代理模式可以分为以下几种类型：
1 远程代理（Remote Proxy）
远程代理用于在不同的地址空间中访问对象，例如远程方法调用（RMI）或Web服务，代理对象负责处理网络通信细节,客户端无需关心底层实现。
示例：
// 远程服务接口
public interface DatabaseService {
String query(String sql);
}
// 远程代理
public class DatabaseProxy implements DatabaseService {
private DatabaseService realService;
public DatabaseProxy() {
// 可能通过网络连接真实服务
this.realService = new RemoteDatabaseService();
}
@Override
public String query(String sql) {
// 可以在调用前后添加日志或缓存
System.out.println("Log: Executing query - " + sql);
return realService.query(sql);
}
}
2 虚拟代理（Virtual Proxy）
虚拟代理用于延迟加载资源密集型对象，直到真正需要时才创建真实对象，图片加载时可以先显示占位符,等图片完全加载后再替换。
示例：
public interface Image {
void display();
}
public class RealImage implements Image {
private String filename;
public RealImage(String filename) {
this.filename = filename;
loadFromDisk();
}
private void loadFromDisk() {
System.out.println("Loading image: " + filename);
}
@Override
public void display() {
System.out.println("Displaying image: " + filename);
}
}
public class ImageProxy implements Image {
private RealImage realImage;
private String filename;
public ImageProxy(String filename) {
this.filename = filename;
}
@Override
public void display() {
if (realImage == null) {
realImage = new RealImage(filename); // 延迟加载
}
realImage.display();
}
}
3 保护代理（Protection Proxy）
保护代理用于控制对敏感对象的访问，例如权限校验,只有满足条件的客户端才能访问真实对象。
示例：
public interface BankAccount {
void withdraw(double amount);
}
public class RealBankAccount implements BankAccount {
@Override
public void withdraw(double amount) {
System.out.println("Withdrawing: $" + amount);
}
}
public class BankAccountProxy implements BankAccount {
private RealBankAccount realAccount;
private String userRole;
public BankAccountProxy(String userRole) {
this.userRole = userRole;
this.realAccount = new RealBankAccount();
}
@Override
public void withdraw(double amount) {
if ("admin".equals(userRole)) {
realAccount.withdraw(amount);
} else {
System.out.println("Access denied: Only admins can withdraw money.");
}
}
}
4 智能引用代理（Smart Reference Proxy）
智能引用代理在访问对象时执行额外操作，例如引用计数、自动释放资源等。
代理模式的应用场景
代理模式在以下场景中非常有用：
- 延迟初始化（如虚拟代理）。
- 访问控制（如保护代理）。
- 日志记录和监控（在方法调用前后记录日志）。
- 缓存（代理可以缓存结果，避免重复计算）。
- 远程服务调用（如RPC框架中的代理）。
代理模式与其他模式的对比
1 代理模式 vs 装饰器模式
- 代理模式：控制访问,通常不改变目标对象的行为。
- 装饰器模式：动态添加功能,增强目标对象的行为。
2 代理模式 vs 适配器模式
- 代理模式：提供相同的接口,控制访问。
- 适配器模式：转换接口,使不兼容的类能够协同工作。
代理模式的实现（代码示例）
以下是一个完整的Java示例,展示如何使用代理模式实现缓存功能：
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
// 抽象主题
interface DataService {
String fetchData(String key);
}
// 真实主题
class RealDataService implements DataService {
@Override
public String fetchData(String key) {
System.out.println("Fetching data from database: " + key);
return "Data for " + key;
}
}
// 代理（带缓存）
class CachingProxy implements DataService {
private RealDataService realService;
private Map<String, String> cache = new HashMap<>();
@Override
public String fetchData(String key) {
if (cache.containsKey(key)) {
System.out.println("Returning cached data for: " + key);
return cache.get(key);
} else {
if (realService == null) {
realService = new RealDataService();
}
String data = realService.fetchData(key);
cache.put(key, data);
return data;
}
}
}
// 客户端
public class ProxyPatternDemo {
public static void main(String[] args) {
DataService service = new CachingProxy();
System.out.println(service.fetchData("user1")); // 第一次查询，从数据库获取
System.out.println(service.fetchData("user1")); // 第二次查询，从缓存获取
}
}
代理模式是一种强大的设计模式，它通过引入代理对象来增强对目标对象的访问控制，无论是延迟加载、权限控制，还是日志记录，代理模式都能提供灵活的解决方案，理解并掌握代理模式，可以帮助开发者编写更高效、更安全的代码。
在实际项目中，代理模式常与Spring AOP（面向切面编程）结合使用，用于实现事务管理、日志记录等功能,深入理解代理模式对提升软件架构能力具有重要意义。
希望本文能帮助读者全面掌握代理模式,并在实际开发中灵活运用！