Java代理机制

 

 

 

1 引言

我们书写执行一个功能的函数时,经常需要在其中写入与功能不是直接相关但很有必要的代 码,如日志记录,信息发送,安全和事务支持等,这些枝节性代码虽然是必要的,但它会带 来以下麻烦:

  1. 枝节性代码游离在功能性代码之外,它下是函数的目的,这是对OO是一种破坏

  2. 枝节性代码会造成功能性代码对其它类的依赖,加深类之间的耦合,而这是OO系统所竭 力避免的

  3. 枝节性代码带来的耦合度会造成功能性代码移植困难,可重用性降低

  4. 从法理上说,枝节性代码应该`监视'着功能性代码,然后采取行动,而不是功能性代码 `通知'枝节性代码采取行动,这好比吟游诗人应该是主动记录骑士的功绩而不是骑士主 动要求诗人记录自己的功绩

2 常见的代理

毫无疑问,枝节性代码和功能性代码需要分开来才能降低耦合程度,符合现代OO系统的要 求,我们可以使用代理模式完成这个要求。

代理模式的作用是:为其它对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。在某些情况下,一 个客户不想直接引用另一个对象,而代理对象可以在客户端和目标对象之间起到中介作用。 代理模式一般涉及到三个角色:

  1. 抽象角色:声明真实对象和代理对象的共同接口

  2. 代理角色:代理对象内部包含有真实角色的引用,从而可以操作真实角色,同时代理对象 与真实对象有相同的接口,能在任何时候代替真实对象,同时代理对象可以在执行真实对 象前后加入特定的逻辑以实现功能的扩展。

  3. 真实角色:代理角色所代表的真实对象,是我们最终要引用的对象

常见的代理有:

  1. 远程代理(Remote Proxy):对一个位于不同的地址空间对象提供一个局域代表对象,如RMI中的stub

  2. 虚拟代理(Virtual Proxy):根据需要将一个资源消耗很大或者比较复杂的对象,延迟加 载,在真正需要的时候才创建

  3. 保护代理(Protect or Access Proxy):控制对一个对象的访问权限。

  4. 智能引用(Smart Reference Proxy):提供比目标对象额外的服务和功能。

通过代理类这一中间层,能够有效控制对实际委托类对象的直接访问,也可以很好地隐藏和 保护实际对象,实施不同的控制策略,从而在设计上获得了更大的灵活性。

3 代理模式UML图

代理是一种常用的设计模式,其目的就是为其他对象提供一个代理以控制对某个对象的访问。 代理类负责为委托类预处理消息,过滤消息并转发消息,以及进行消息被委托类执行后的后 续处理。

latex-table

4 代理模式实例

以下以《Java与模式》中的示例为例:

// 抽象角色:abstractpublicclassSubject {
    abstractpublicvoidrequest();
}

// 真实角色:实现了Subject的request()方法publicclassRealSubjectextendsSubject  {
  public  RealSubject()  { }

  publicvoidrequest()  {
     System.out.println( " From real subject. " );
    }
}

// 代理角色:publicclassProxySubjectextendsSubject  {
  // 以真实角色作为代理角色的属性privateSubjectrealSubject;

  public  ProxySubject(SubjectrealSubject)  {this.realSubject = realSubject }

  // 该方法封装了真实对象的request方法publicvoidrequest()  {
     preRequest();
     realSubject.request();  // 此处执行真实对象的request方法
     postRequest();
  }
  ...
}

// 客户端调用:RealSubjectreal = newRealSubject();
Subjectsub = newProxySubject(real);
Sub.request();

由以上代码可以看出,客户实际需要调用的是RealSubject类的request()方法,现在用 ProxySubject来代理 RealSubject类,同样达到目的,同时还封装了其他方法 (preRequest(),postRequest()),可以处理一些其他问题。

另外,如果要按照上述的方法使用代理模式,那么真实角色必须是事先已经存在的,并将其 作为代理对象的内部属性。但是实际使用时,如果某一个代理要应用于-批真实角色,毎个 真实对象必须对应一个代理角色,如果大量使用会导致类的急剧膨胀;此外,如果事先并不 知道真实角色,该如何使用编写代理类呢?这个问题可以通过java的动态代理类来解决。

5 java动态代理

所谓Dynamic Proxy是这样一种class:它是在运行时生成的class,在生成它时你必须提供一 组interface给它,然后该class就宣称它实现了这些 interface。你当然可以把该class的实 例当作这些interface中的任何一个来用。当然啦,这个Dynamic Proxy其实就是一个Proxy, 它不会替你作实质性的工作,在生成它的实例时你必须提供一个handler,由它接管实际的工 作。

5.1 java动态代理UML图

latex-table

java动态代理类位于java.lang.reflect包下,一般主要涉及到以下两个类:

  1. Interface InvocationHandler:该接口中仅定义了一个方法Object:invoke(Object obj,Method method, Object[] args)。在实际使用时,第一个参数obj一般是指代理 类,method是被代理的方法,如上例中的request(),args为该方法的参数数组。 这个抽 象方法在代理类中动态实现。

  2. Proxy:该类即为动态代理类,作用类似于上例中的ProxySubject。

  3. Protected Proxy(InvocationHandler h):构造函数,估计用于给内部的h赋值。

  4. Static Class getProxyClass (ClassLoader loader, Class[] interfaces):获得一个 代理类,其中loader是类装载器,interfaces是真实类所拥有的全部接口的数组。

  5. Static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class[] interfaces, InvocationHandler h):返回代理类的一个实例,返回后的代理类可以当作被代理类使用 (可使用被代理类的在Subject接口中声明过的方法)。

在使用动态代理类时,我们必须实现InvocationHandler接口,以第一节中的示例为例:

// 抽象角色(之前是抽象类,此处应改为接口):publicinterfaceSubject {
  abstractpublicvoidrequest();
}

// 具体角色RealSubject:publicclassRealSubjectimplementsSubject {
  public RealSubject() {}

  publicvoidrequest() {
    System.out.println( " From real subject. " );
 }

}

// 代理处理器:importjava.lang.
                        
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