23种设计模式之代理模式

紫风

发布于 2025-10-14 18:36:40

9500

代码可运行

运行总次数：0

代码可运行

以下是 代理模式 (Proxy Pattern) 的详细介绍，包含定义、优缺点、应用场景及代码实现：

一、代理模式概述

英文名称：Proxy
核心目标：为其他对象提供一种代理以控制对该对象的访问，增强对目标对象的访问控制或功能扩展。
设计思想：通过代理对象作为中间层，实现访问控制、延迟加载、日志记录、缓存等附加功能，客户端通过代理间接操作目标对象。

二、优缺点

优点：

职责清晰：目标对象专注于核心逻辑，代理处理附加功能（如权限校验）。
高扩展性：通过代理扩展功能，无需修改目标对象（符合开闭原则）。
保护目标对象：代理可控制客户端对真实对象的访问权限。

缺点：

复杂度增加：引入代理层会增加系统结构和调用链路。
性能损耗：动态代理基于反射，可能略微降低执行效率。

三、应用场景

远程代理：访问远程对象（如 RPC 调用）。
虚拟代理：延迟加载大资源对象（如图片加载）。
安全代理：控制敏感对象的访问权限。
日志/监控代理：记录方法调用日志或性能指标。
缓存代理：缓存计算结果，避免重复处理。

四、代码实现与注释

以下通过 图片加载系统 的案例演示代理模式，包含静态代理和动态代理两种实现：

1. 静态代理实现

(1) 抽象主题接口（图片加载）

/**
 * 抽象主题接口：定义图片加载行为
 */
public interface Image {
    void display();
}

(2) 真实主题类（实际图片加载）

/**
 * 真实主题类：实现图片加载逻辑
 */
public class RealImage implements Image {
    private final String filename;

    public RealImage(String filename) {
        this.filename = filename;
        loadFromDisk();  // 初始化时直接加载图片
    }

    private void loadFromDisk() {
        System.out.println("从磁盘加载图片: " + filename);
    }

    @Override
    public void display() {
        System.out.println("显示图片: " + filename);
    }
}

(3) 代理类（延迟加载图片）

/**
 * 静态代理类：延迟加载图片（仅在 display() 时加载）
 */
public class ProxyImage implements Image {
    private RealImage realImage;  // 持有真实对象的引用
    private final String filename;

    public ProxyImage(String filename) {
        this.filename = filename;
    }

    @Override
    public void display() {
        if (realImage == null) {
            realImage = new RealImage(filename);  // 延迟初始化
        }
        realImage.display();
    }
}

(4) 客户端调用

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用代理对象（此时未加载图片）
        Image image = new ProxyImage("test.jpg");
        
        // 调用 display() 时才真正加载图片
        image.display();
    }
}

(5) 输出结果

从磁盘加载图片: test.jpg
显示图片: test.jpg

2. 动态代理实现（基于 JDK）

(1) 抽象主题接口（用户服务）

/**
 * 抽象主题接口：用户服务
 */
public interface UserService {
    void addUser(String name);
    void deleteUser(String name);
}

(2) 真实主题类（用户服务实现）

/**
 * 真实主题类：用户服务实现
 */
public class UserServiceImpl implements UserService {
    @Override
    public void addUser(String name) {
        System.out.println("添加用户: " + name);
    }

    @Override
    public void deleteUser(String name) {
        System.out.println("删除用户: " + name);
    }
}

(3) 动态代理处理器（日志记录）

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;

/**
 * 动态代理处理器：为所有方法添加日志
 */
public class LogInvocationHandler implements InvocationHandler {
    private final Object target;  // 被代理的真实对象

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

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        // 前置增强：记录方法名和参数
        System.out.println("[日志] 调用方法: " + method.getName() + ", 参数: " + args[0]);

        // 调用真实对象的方法
        Object result = method.invoke(target, args);

        // 后置增强（此处省略）
        return result;
    }
}

(4) 客户端调用（动态生成代理对象）

import java.lang.reflect.Proxy;

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建真实对象
        UserService realService = new UserServiceImpl();

        // 创建动态代理对象
        UserService proxyService = (UserService) Proxy.newProxyInstance(
            realService.getClass().getClassLoader(),
            realService.getClass().getInterfaces(),
            new LogInvocationHandler(realService)
        );

        // 通过代理对象调用方法
        proxyService.addUser("Alice");
        proxyService.deleteUser("Bob");
    }
}

(5) 输出结果

[日志] 调用方法: addUser, 参数: Alice
添加用户: Alice
[日志] 调用方法: deleteUser, 参数: Bob
删除用户: Bob

五、模式结构图

+----------------+          +----------------+
|   Subject      | <------+ |   Proxy        |
+----------------+          +----------------+
| +request()     |          | -realSubject:Subject|
+----------------+          | +request()     |
         ^                  +----------------+
         |                         ^
         |                         |
+----------------+          +----------------+
| RealSubject    |          |                |
+----------------+          +----------------+
| +request()     |          |                |
+----------------+          +----------------+