Java代理模式
就是不掉头发 人气:0代理模式原理解析
代理模式（Proxy Design Pattern），它在不改变原始类（或者叫被代理类）代码的情况下，通过引入代理类来给原始类附加功能。
public class UserController {
//...省略其他属性和方法...
private MetricsCollector metricsCollector; // 依赖注入
public UserVo login(String telephone, String password) {
long startTimestamp = System.currentTimeMillis();
// ... 省略login逻辑...
long endTimeStamp = System.currentTimeMillis();
long responseTime = endTimeStamp - startTimestamp;
RequestInfo requestInfo = new RequestInfo("login", responseTime, startTimestamp);
metricsCollector.recordRequest(requestInfo);
//...返回UserVo数据...
}
public UserVo register(String telephone, String password) {
long startTimestamp = System.currentTimeMillis();
// ... 省略register逻辑...
long endTimeStamp = System.currentTimeMillis();
long responseTime = endTimeStamp - startTimestamp;
RequestInfo requestInfo = new RequestInfo("register", responseTime, startTimestamp);
metricsCollector.recordRequest(requestInfo);
//...返回UserVo数据...
}
}
上面代码有两个问题，第一，性能计数器框架代码侵入到业务代码中，跟业务高度耦合。如果需要替换这个框架，成本比较大。第二，收集接口请求的代码跟业务代码无关，不应该放到一个类中。业务类最好职责更加单一，只负责业务处理。
现在改成代理模式：
public interface IUserController {
UserVo login(String telephone, String password);
UserVo register(String telephone, String password);
}
public class UserController implements IUserController {
//...省略其他属性和方法...
@Override
public UserVo login(String telephone, String password) {
//...省略login逻辑...
//...返回UserVo数据...
}
@Override
public UserVo register(String telephone, String password) {
//...省略register逻辑...
//...返回UserVo数据...
}
}
public class UserControllerProxy implements IUserController {
private MetricsCollector metricsCollector;
private UserController userController;
public UserControllerProxy(UserController userController) {
this.userController = userController;
this.metricsCollector = new MetricsCollector();
}
@Override
public UserVo login(String telephone, String password) {
long startTimestamp = System.currentTimeMillis();
// 委托
UserVo userVo = userController.login(telephone, password);
long endTimeStamp = System.currentTimeMillis();
long responseTime = endTimeStamp - startTimestamp;
RequestInfo requestInfo = new RequestInfo("login", responseTime, startTimestamp);
metricsCollector.recordRequest(requestInfo);
return userVo;
}
@Override
public UserVo register(String telephone, String password) {
long startTimestamp = System.currentTimeMillis();
UserVo userVo = userController.register(telephone, password);
long endTimeStamp = System.currentTimeMillis();
long responseTime = endTimeStamp - startTimestamp;
RequestInfo requestInfo = new RequestInfo("register", responseTime, startTimestamp);
metricsCollector.recordRequest(requestInfo);
return userVo;
}
}
//UserControllerProxy使用举例
//因为原始类和代理类实现相同的接口，是基于接口而非实现编程
//将UserController类对象替换为UserControllerProxy类对象，不需要改动太多代码
IUserController userController = new UserControllerProxy(new UserController());
按照基于接口而非实现编程的设计思想，将原始类对象替换为代理类对象的时候，刚刚的代理模式代码实现中，代理类和原始类需要实现相同的接口。但是如果原始类没有定义接口，并且原始类代码并不是我们开发维护的，也不能重新定义一个接口，这种情况下，如何实现代理模式呢？
对于这种外部类的扩展，一般都采用继承的方式。让代理类继承原始类，然后扩展附加功能。代码如下：
public class UserControllerProxy extends UserController {
private MetricsCollector metricsCollector;
public UserControllerProxy() {
this.metricsCollector = new MetricsCollector();
}
public UserVo login(String telephone, String password) {
long startTimestamp = System.currentTimeMillis();
UserVo userVo = super.login(telephone, password);
long endTimeStamp = System.currentTimeMillis();
long responseTime = endTimeStamp - startTimestamp;
RequestInfo requestInfo = new RequestInfo("login", responseTime, startTimestamp);
metricsCollector.recordRequest(requestInfo);
return userVo;
}
public UserVo register(String telephone, String password) {
long startTimestamp = System.currentTimeMillis();
UserVo userVo = super.register(telephone, password);
long endTimeStamp = System.currentTimeMillis();
long responseTime = endTimeStamp - startTimestamp;
RequestInfo requestInfo = new RequestInfo("register", responseTime, startTimestamp);
metricsCollector.recordRequest(requestInfo);
return userVo;
}
}
//UserControllerProxy使用举例
UserController userController = new UserControllerProxy();
动态代理的原理解析
另外，刚刚的代码实现还是有点问题。一方面，我们需要在代理类中，将原始类中的所有方法，都要重新实现一遍，而且为每个方法都附加相似的代码逻辑。另一方面，如果要添加功能的类不止有一个，我们需要针对每个类都创建一个代理类。
如果有50个要添加附加功能的原始类，那我们就要创建50个对应的代理类，导致项目中的类个数成倍增加，提高维护成本。而且每个代理类的代码都有点重复，增加开发成本，这种问题该如何解决？
可以使用动态代理（Dynamic Proxy），Java动态代理实现。
public class MetricsCollectorProxy {
private MetricsCollector metricsCollector;
public MetricsCollectorProxy() {
this.metricsCollector = new MetricsCollector();
}
public Object createProxy(Object proxiedObject) {
Class<?>[] interfaces = proxiedObject.getClass().getInterfaces();
DynamicProxyHandler handler = new DynamicProxyHandler(proxiedObject);
return Proxy.newProxyInstance(proxiedObject.getClass().getClassLoader(), interfaces, handler);
}
private class DynamicProxyHandler implements InvocationHandler {
private Object proxiedObject;
public DynamicProxyHandler(Object proxiedObject) {
this.proxiedObject = proxiedObject;
}
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
long startTimestamp = System.currentTimeMillis();
Object result = method.invoke(proxiedObject, args);
long endTimeStamp = System.currentTimeMillis();
long responseTime = endTimeStamp - startTimestamp;
String apiName = proxiedObject.getClass().getName() + ":" + method.getName();
RequestInfo requestInfo = new RequestInfo(apiName, responseTime, startTimestamp);
metricsCollector.recordRequest(requestInfo);
return result;
}
}
}
//MetricsCollectorProxy使用举例
MetricsCollectorProxy proxy = new MetricsCollectorProxy();
IUserController userController = (IUserController) proxy.createProxy(new UserController());
代理模式的应用场景
代理模式的应用场景非常多，下面举例说一些比较常见的用法。
- 业务系统的非功能性需求开发
比如在业务系统中的一些非功能性需求，监控、统计、鉴权、限流、事物、幂等、日志。这些附加功能与业务系统功能解耦，放到代理类中统一处理，让程序员只需要关注业务开发。
- 代理模式在PRC、缓存中的应用
实际上，RPC框架也可以看作一种代理模式，GoF的设计模式一书中把它称作远程代理，通过远程代理，将网络通信、数据编码解码等细节隐藏起来。客户端在使用RPC服务的时候，就像使用本地函数一样，无需了解跟服务器交互的细节。
代理在缓存中的应用，假设要开发一个接口请求的缓存功能，对于某些接口请求，输入参数相同，在设定的过期时间内，直接返回缓存结果，不用重新进行逻辑业务处理
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