Java 设计模式：代理模式详解
Java 设计模式：代理模式详解
代理模式（Proxy Pattern）是一种结构型设计模式，它通过为目标对象提供一个代理对象来控制对其的访问。代理对象可以在客户端和目标对象之间充当中介，添加额外的功能，如权限控制、延迟加载等。本文将介绍代理模式的定义、实现方式及其在 Java 中的应用。
1. 什么是代理模式？
代理模式的核心思想是：通过代理对象间接访问目标对象，从而在访问前后添加额外逻辑（如日志、权限校验）或控制访问行为（如懒加载）。它适用于需要保护、增强或优化目标对象访问的场景。
模式结构
- 抽象主题（Subject）：定义目标对象和代理对象的公共接口。
- 真实主题（Real Subject）：实现具体业务逻辑，是被代理的对象。
- 代理对象（Proxy）：持有真实主题的引用，控制对其访问并添加额外逻辑。
- 客户端（Client）：通过抽象主题接口调用代理对象。
代理类型
- 静态代理：在编译时确定代理关系，代码固定。
- 动态代理：运行时通过反射生成代理对象，灵活性高（如 Java 的
Proxy类）。 - CGLIB 代理：基于字节码增强，适用于没有接口的类。
2. 代理模式的实现方式
以下是一个示例：模拟一个文件访问系统，通过代理控制用户对文件的访问权限。
2.1 静态代理实现
定义抽象主题
public interface FileAccess {
void readFile(String fileName);
}
实现真实主题
public class RealFileAccess implements FileAccess {
@Override
public void readFile(String fileName) {
System.out.println("读取文件: " + fileName);
}
}
实现代理对象
public class FileAccessProxy implements FileAccess {
private RealFileAccess realFileAccess;
private String userRole;
public FileAccessProxy(String userRole) {
this.userRole = userRole;
this.realFileAccess = new RealFileAccess();
}
@Override
public void readFile(String fileName) {
// 权限校验
if ("admin".equals(userRole)) {
realFileAccess.readFile(fileName);
} else {
System.out.println("权限不足，无法读取文件: " + fileName);
}
}
}
客户端使用
public class Client {
public static void main(String[] args) {
// 管理员用户
FileAccess adminAccess = new FileAccessProxy("admin");
adminAccess.readFile("data.txt");
// 普通用户
FileAccess userAccess = new FileAccessProxy("user");
userAccess.readFile("data.txt");
}
}
输出结果
读取文件: data.txt
权限不足，无法读取文件: data.txt
2.2 动态代理实现
Java 提供了 java.lang.reflect.Proxy 类支持动态代理。
定义动态代理
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
public class DynamicFileAccessProxy implements InvocationHandler {
private RealFileAccess realFileAccess;
private String userRole;
public DynamicFileAccessProxy(RealFileAccess realFileAccess, String userRole) {
this.realFileAccess = realFileAccess;
this.userRole = userRole;
}
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
if ("readFile".equals(method.getName()) && !"admin".equals(userRole)) {
System.out.println("权限不足，无法读取文件: " + args[0]);
return null;
}
return method.invoke(realFileAccess, args);
}
public static FileAccess createProxy(RealFileAccess realFileAccess, String userRole) {
return (FileAccess) Proxy.newProxyInstance(
realFileAccess.getClass().getClassLoader(),
new Class[]{FileAccess.class},
new DynamicFileAccessProxy(realFileAccess, userRole)
);
}
}
客户端使用
public class Client {
public static void main(String[] args) {
RealFileAccess realFileAccess = new RealFileAccess();
// 管理员用户
FileAccess adminProxy = DynamicFileAccessProxy.createProxy(realFileAccess, "admin");
adminProxy.readFile("data.txt");
// 普通用户
FileAccess userProxy = DynamicFileAccessProxy.createProxy(realFileAccess, "user");
userProxy.readFile("data.txt");
}
}
输出结果
同静态代理。
3. 代理模式的优缺点
优点
- 访问控制：代理可以添加权限校验、日志等功能，保护目标对象。
- 解耦客户端：客户端无需直接与目标对象交互。
- 灵活扩展：动态代理支持运行时生成，适应多种场景。
缺点
- 复杂性增加：引入代理类可能使系统结构更复杂。
- 性能开销：动态代理依赖反射，性能略低于直接调用。
- 维护成本：静态代理需为每个目标类编写代理类。
4. 实际应用场景
- Spring AOP：通过动态代理实现切面功能，如日志、事务管理。
- 远程调用：RMI 和 Web 服务中的代理，隐藏网络通信细节。
- 懒加载：如 ORM 框架中延迟加载关联对象。
示例：Spring AOP 代理
@Aspect
@Component
public class LogAspect {
@Before("execution(* com.example.service.*.*(..))")
public void logBefore() {
System.out.println("方法执行前记录日志");
}
}
Spring 使用动态代理为目标方法添加日志逻辑。
5. 与其他模式的区别
- 装饰者模式：增强对象功能，保持接口一致；代理模式控制访问，可能不直接暴露目标。
- 适配器模式：转换接口以兼容；代理模式增强或控制同一接口的行为。
- 桥接模式：分离抽象与实现；代理模式关注访问控制。
6. 使用代理模式的注意事项
- 选择代理类型：静态代理适合简单场景，动态代理适合复杂或通用场景。
- 性能优化：动态代理反射开销较大，避免在高频调用中使用。
- 接口依赖：动态代理需目标类实现接口，否则需使用 CGLIB。
7. 总结
代理模式通过为目标对象提供中介，实现了访问控制和功能增强的优雅方案。静态代理实现简单，适合固定场景；动态代理灵活通用，广泛应用于框架设计。在 Java 中，代理模式是 Spring、Hibernate 等框架的核心机制之一。掌握这一模式，能有效提升系统的安全性、可维护性和扩展性。
希望这篇博文能帮助你理解代理模式的精髓！如果有其他设计模式相关问题，欢迎留言讨论。