【设计模式】从火车站卖票看代理模式的实际应用-编程知识

【设计模式】从火车站卖票看代理模式的实际应用

news/2025/3/11 8:20:34/文章来源:https://www.cnblogs.com/seven97-top/p/18763941

概述

由于某些原因需要给某对象提供一个代理以控制对该对象的访问。这时，访问对象不适合或者不能直接引用目标对象，代理对象作为访问对象和目标对象之间的中介。

Java中的代理按照代理类生成时机不同又分为静态代理和动态代理。静态代理类在编译期就生成，而动态代理代理类则是在Java运行时动态生成。动态代理又有JDK代理和CGLib代理两种。

结构

代理（Proxy）模式分为三种角色：

抽象主题（Subject）类：通过接口或抽象类声明真实主题和代理对象实现的业务方法。
真实主题（Real Subject）类：实现了抽象主题中的具体业务，是代理对象所代表的真实对象，是最终要引用的对象。
代理（Proxy）类：提供了与真实主题相同的接口，其内部含有对真实主题的引用，它可以访问、控制或扩展真实主题的功能。

静态代理

我们通过案例来感受一下静态代理。

【例】火车站卖票

如果要买火车票的话，需要去火车站买票，坐车到火车站，排队等一系列的操作，显然比较麻烦。而火车站在多个地方都有代售点，我们去代售点买票就方便很多了。这个例子其实就是典型的代理模式，火车站是目标对象，代售点是代理对象。类图如下：

代码如下：

//卖票接口
public interface SellTickets {void sell();
}//火车站  火车站具有卖票功能，所以需要实现SellTickets接口
public class TrainStation implements SellTickets {public void sell() {System.out.println("火车站卖票");}
}//代售点
public class ProxyPoint implements SellTickets {private TrainStation station = new TrainStation();public void sell() {System.out.println("代理点收取一些服务费用");station.sell();}
}//测试类
public class Client {public static void main(String[] args) {ProxyPoint pp = new ProxyPoint();pp.sell();}
}

从上面代码中可以看出测试类直接访问的是ProxyPoint类对象，也就是说ProxyPoint作为访问对象和目标对象的中介。同时也对sell方法进行了增强（代理点收取一些服务费用）。

JDK动态代理

接下来我们使用动态代理实现上面案例，先说说JDK提供的动态代理。Java中提供了一个动态代理类Proxy，Proxy并不是我们上述所说的代理对象的类，而是提供了一个创建代理对象的静态方法（newProxyInstance方法）来获取代理对象。

代码如下：

//卖票接口
public interface SellTickets {void sell();
}//火车站  火车站具有卖票功能，所以需要实现SellTickets接口
public class TrainStation implements SellTickets {public void sell() {System.out.println("火车站卖票");}
}//代理工厂，用来创建代理对象
public class ProxyFactory {private TrainStation station = new TrainStation();public SellTickets getProxyObject() {//使用Proxy获取代理对象/*newProxyInstance()方法参数说明：ClassLoader loader ： 类加载器，用于加载代理类，使用真实对象的类加载器即可Class<?>[] interfaces ： 真实对象所实现的接口，代理模式真实对象和代理对象实现相同的接口InvocationHandler h ： 代理对象的调用处理程序*/SellTickets sellTickets = (SellTickets) Proxy.newProxyInstance(station.getClass().getClassLoader(),station.getClass().getInterfaces(),new InvocationHandler() {/*InvocationHandler中invoke方法参数说明：proxy ： 代理对象method ： 对应于在代理对象上调用的接口方法的 Method 实例args ： 代理对象调用接口方法时传递的实际参数*/public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {System.out.println("代理点收取一些服务费用(JDK动态代理方式)");//执行真实对象Object result = method.invoke(station, args);return result;}});return sellTickets;}
}//测试类
public class Client {public static void main(String[] args) {//获取代理对象ProxyFactory factory = new ProxyFactory();SellTickets proxyObject = factory.getProxyObject();proxyObject.sell();}
}

使用了动态代理，我们思考下面问题：

ProxyFactory是代理类吗？

ProxyFactory不是代理模式中所说的代理类，而代理类是程序在运行过程中动态的在内存中生成的类。通过阿里巴巴开源的 Java 诊断工具（Arthas【阿尔萨斯】）查看代理类的结构：

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
import java.lang.reflect.UndeclaredThrowableException;public final class $Proxy0 extends Proxy implements SellTickets {private static Method m1;private static Method m2;private static Method m3;private static Method m0;public $Proxy0(InvocationHandler invocationHandler) {super(invocationHandler);}static {try {m1 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("equals", Class.forName("java.lang.Object"));m2 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("toString", new Class[0]);m3 = Class.forName("com.itheima.proxy.dynamic.jdk.SellTickets").getMethod("sell", new Class[0]);m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode", new Class[0]);return;}catch (NoSuchMethodException noSuchMethodException) {throw new NoSuchMethodError(noSuchMethodException.getMessage());}catch (ClassNotFoundException classNotFoundException) {throw new NoClassDefFoundError(classNotFoundException.getMessage());}}public final boolean equals(Object object) {try {return (Boolean)this.h.invoke(this, m1, new Object[]{object});}catch (Error | RuntimeException throwable) {throw throwable;}catch (Throwable throwable) {throw new UndeclaredThrowableException(throwable);}}public final String toString() {try {return (String)this.h.invoke(this, m2, null);}catch (Error | RuntimeException throwable) {throw throwable;}catch (Throwable throwable) {throw new UndeclaredThrowableException(throwable);}}public final int hashCode() {try {return (Integer)this.h.invoke(this, m0, null);}catch (Error | RuntimeException throwable) {throw throwable;}catch (Throwable throwable) {throw new UndeclaredThrowableException(throwable);}}public final void sell() {try {this.h.invoke(this, m3, null);return;}catch (Error | RuntimeException throwable) {throw throwable;}catch (Throwable throwable) {throw new UndeclaredThrowableException(throwable);}}
}

从上面的类中，我们可以看到以下几个信息：

代理类（$Proxy0）实现了SellTickets。这也就印证了我们之前说的真实类和代理类实现同样的接口。
代理类（$Proxy0）将我们提供的匿名内部类对象传递给了父类。

动态代理的执行流程是什么样？下面是摘取的重点代码：

//程序运行过程中动态生成的代理类
public final class $Proxy0 extends Proxy implements SellTickets {private static Method m3;public $Proxy0(InvocationHandler invocationHandler) {super(invocationHandler);}static {m3 = Class.forName("com.itheima.proxy.dynamic.jdk.SellTickets").getMethod("sell", new Class[0]);}public final void sell() {this.h.invoke(this, m3, null);}
}//Java提供的动态代理相关类
public class Proxy implements java.io.Serializable {protected InvocationHandler h;protected Proxy(InvocationHandler h) {this.h = h;}
}//代理工厂类
public class ProxyFactory {private TrainStation station = new TrainStation();public SellTickets getProxyObject() {SellTickets sellTickets = (SellTickets) Proxy.newProxyInstance(station.getClass().getClassLoader(),station.getClass().getInterfaces(),new InvocationHandler() {public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {System.out.println("代理点收取一些服务费用(JDK动态代理方式)");Object result = method.invoke(station, args);return result;}});return sellTickets;}
}//测试访问类
public class Client {public static void main(String[] args) {//获取代理对象ProxyFactory factory = new ProxyFactory();SellTickets proxyObject = factory.getProxyObject();proxyObject.sell();}
}

执行流程如下：

在测试类中通过代理对象调用sell()方法
根据多态的特性，执行的是代理类（$Proxy0）中的sell()方法
代理类（$Proxy0）中的sell()方法中又调用了InvocationHandler接口的子实现类对象的invoke方法
invoke方法通过反射执行了真实对象所属类(TrainStation)中的sell()方法

CGLIB动态代理

同样是上面的案例，我们再次使用CGLIB代理实现。

如果没有定义SellTickets接口，只定义了TrainStation(火车站类)。很显然JDK代理是无法使用了，因为JDK动态代理要求必须定义接口，对接口进行代理。

CGLIB是一个功能强大，高性能的代码生成包。它为没有实现接口的类提供代理，为JDK的动态代理提供了很好的补充。

CGLIB是第三方提供的包，所以需要引入jar包的坐标：

<dependency><groupId>cglib</groupId><artifactId>cglib</artifactId><version>2.2.2</version>
</dependency>

代码如下：

//火车站
public class TrainStation {public void sell() {System.out.println("火车站卖票");}
}//代理工厂
public class ProxyFactory implements MethodInterceptor {private TrainStation target = new TrainStation();public TrainStation getProxyObject() {//创建Enhancer对象，类似于JDK动态代理的Proxy类，下一步就是设置几个参数Enhancer enhancer =new Enhancer();//设置父类的字节码对象enhancer.setSuperclass(target.getClass());//设置回调函数enhancer.setCallback(this);//创建代理对象TrainStation obj = (TrainStation) enhancer.create();return obj;}/*intercept方法参数说明：o ： 代理对象method ： 真实对象中的方法的Method实例args ： 实际参数methodProxy ：代理对象中的方法的method实例*/public TrainStation intercept(Object o, Method method, Object[] args, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {System.out.println("代理点收取一些服务费用(CGLIB动态代理方式)");TrainStation result = (TrainStation) methodProxy.invokeSuper(o, args);return result;}
}//测试类
public class Client {public static void main(String[] args) {//创建代理工厂对象ProxyFactory factory = new ProxyFactory();//获取代理对象TrainStation proxyObject = factory.getProxyObject();proxyObject.sell();}
}

三种代理的对比

jdk代理和CGLIB代理

使用CGLib实现动态代理，CGLib底层采用ASM字节码生成框架，使用字节码技术生成代理类，在JDK1.6之前比使用Java反射效率要高。唯一需要注意的是，CGLib不能对声明为final的类或者方法进行代理，因为CGLib原理是动态生成被代理类的子类。

在JDK1.6、JDK1.7、JDK1.8逐步对JDK动态代理优化之后，在调用次数较少的情况下，JDK代理效率高于CGLib代理效率，只有当进行大量调用的时候，JDK1.6和JDK1.7比CGLib代理效率低一点，但是到JDK1.8的时候，JDK代理效率高于CGLib代理。所以如果有接口使用JDK动态代理，如果没有接口使用CGLIB代理。