Java设计模式之代理模式

2019-04-02 Java Java设计模式

以下文章内容来源:微信公众号(Java知音)文章,设计模式是什么鬼(代理)

生活中还有很多其他实例不胜枚举,但对于做技术的我们,以网络代理举例相信是最合适不过了。

网络代理

首先,我们上网前得去网络服务提供商(ISP)申请互联网宽带业务,于是顺理成章光纤入户,并拿到一个调制解调器,也就是我们俗称的“猫”。好,“猫”实现了互联网访问接口,看代码。

public interface Internet {//互联网访问接口

    public void access(String url);

}
public class Modem implements Internet {//调制解调器

    @Override
    public void access(String url){//实现互联网访问接口
        System.out.println("正在访问:" + url);
    }
}

作为调制解调器,一定有上网功能了,用户的电脑只需要用网线连接这只“猫”便接入互联网了。就这么简单么?然而某天我们发现孩子学习时总是偷偷上网看电影玩游戏,于是我们决定对某些网站进行过滤,拒绝黄赌毒侵害未成年。那么,我们需要在客户终端电脑与猫之间加一层代理,用于过滤某些不良网站,最终我们决定购买一款有过滤功能的路由器。

public class RouterProxy implements Internet {//路由器代理类

    private Internet modem;//持有被代理类引用
    private List<String> blackList = Arrays.asList("电影", "游戏", "音乐", "小说");

    public RouterProxy() {
        this.modem = new Modem();//实例化被代理类
        System.out.println("拨号上网...连接成功!");
    }

    @Override
    public void access(String url) {//同样实现互联网访问接口方法
        for (String keyword : blackList) {//循环黑名单
            if (url.contains(keyword)) {//是否包含黑名单字眼
                System.out.println("禁止访问:" + url);
                return;
            }
        }
        modem.access(url);//正常访问互联网
    }
}

注意看,在这里路由器代理主要充当代理的角色,和之前的“猫”一样,它同样实现了互联网接口,看似也是有上网功能的,其实不然。第12行代码对于互联网访问功能的实现一开始就做了个过滤,如果地址中带有黑名单中的敏感字眼则禁止访问并直接退出,反之则于第19行调用“猫”的互联网访问方法,看到了吧,最终还是调用“猫”的上网功能。注意此处为了对“猫”进行控制,代理专为此而生,我们直接于第7行实例化它而不是需要别人把它注入进来。好了,孩子现在来上网了,迫不及待运行之。

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Internet proxy = new RouterProxy();//实例化的是代理
        proxy.access("http://www.电影.com");
        proxy.access("http://www.游戏.com");
        proxy.access("ftp://www.学习.com/java");
        proxy.access("http://www.工作.com");

        /* 运行结果
            拨号上网...连接成功!
            禁止访问:http://www.电影.com
            禁止访问:http://www.游戏.com
            正在访问:ftp://www.学习.com/java
            正在访问:http://www.工作.com
        */
    }
}

在第3行处,孩子实例化的不再是“猫”,而是被偷梁换柱的替换为路由器代理了,也就是说大家上网都连接路由器了,而不是直接去连“猫”,这样不但省去了我们拨号的麻烦(路由器帮助拨号)而且孩子再也访问不到乱七八糟的网站了。而这个代理自身其实并不具备访问互联网的能力,它只是简单的调用“猫”上网功能,其存在目的只是为了控制对”猫“的互联访问,对其进行代理而已。

代理模式更强调的是对被代理对象的控制,而不是仅限于去装饰目标对象并增强其原有的功能。就像明星的例子一样,如果钱没给够,合同未达成,则不让明星随意作秀。

相信大家已经理解地很通透了吧,这也是我们最常用的代理模式了。其实还有一种叫动态代理,不同之处在于其实例化过程是在运行时完成的,也就是说我们不需要专门针对某个接口去写这么一个代理类,而是根据接口动态生成。

举个例子,让我们先忘掉之前的路由器代理,当我们内网中的上网设备越来越多,路由器的Lan口已被占满不够用了,于是我们决定换成交换机,看代码。

public interface Intranet {//局域网访问接口

    public void fileAccess(String path);

}

为了保持简单,我们假设这个交换机Switch实现了局域网访问接口Intranet,请注意这里不是互联网接口Internet。

public class Switch implements Intranet {

    @Override
    public void fileAccess(String path){
        System.out.println("访问内网:" + path);
    }

}

这里进行的是局域网文件访问,比如说是拷贝另一台内网机器上的共享文件,并且我们想保证与之前一样的关键字过滤控制功能,也就是说不管是什么地址都要先通过过滤。

到这里让我们思考一下,猫实现的是互联网访问接口,交换机实现的是局域网访问接口,那我们的过滤器代理类到底该怎么写?是实现Internet接口呢还是实现Intranet接口呢?要么两个都实现?再加进来新的类接口又要不停地改实现类吗?这显然行不通,过滤器无非就是一段过滤逻辑不必来回改动,这违反了设计模式开闭原则。动态代理应时而生,我们来看代码。

public class KeywordFilter implements InvocationHandler {

    private List<String> blackList = Arrays.asList("电影", "游戏", "音乐", "小说");

    // 被代理的真实对象,猫、交换机、或是别的什么都是。
    private Object origin;

    public KeywordFilter(Object origin) {
        this.origin = origin;//注入被代理对象
        System.out.println("开启关键字过滤模式...");
    }

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        //要被切入方法面之前的业务逻辑
        String arg = args[0].toString();
        for (String keyword : blackList) {
            if (arg.toString().contains(keyword)) {
                System.out.println("禁止访问:" + arg);
                return null;
            }
        }
        //调用真实的被代理对象方法
        return method.invoke(origin, arg);
    }

}

对于这个关键字过滤功能我们不再写到代理类里面了,而是另外写个类并实现JDK反射包中提供的InvocationHandler接口,于第9行注入即将被代理的对象,不管是猫还是交换机什么的它总归是个Object,然后在第14行实现这个invoke调用方法,之后生成的动态代理将来会调进来跑这块的逻辑,很显然我们这里依然保持不变的逻辑,在真实对象方法被执行之前运行了过滤逻辑加以控制。由于传入的参数是被代理对象的方法method,以及一堆参数args,所以注意这里第24行我们要用反射去调用被代理对象origin了,最后来看我们如何运行。

public class Client {
    public static void main(String[] args) {

        //访问外网(互联网),生成猫代理。
        Internet internet = (Internet) Proxy.newProxyInstance(
                Modem.class.getClassLoader(),
                Modem.class.getInterfaces(), 
                new KeywordFilter(new Modem()));
        internet.access("http://www.电影.com");
        internet.access("http://www.游戏.com");
        internet.access("http://www.学习.com");
        internet.access("http://www.工作.com");

        //访问内网(局域网),生成交换机代理。
        Intranet intranet = (Intranet) Proxy.newProxyInstance(
                Switch.class.getClassLoader(),
                Switch.class.getInterfaces(), 
                new KeywordFilter(new Switch()));
        intranet.fileAccess("\\\\192.68.1.2\\共享\\电影\\IronHuman.mp4");
        intranet.fileAccess("\\\\192.68.1.2\\共享\\游戏\\Hero.exe");
        intranet.fileAccess("\\\\192.68.1.4\\shared\\Java学习资料.zip");
        intranet.fileAccess("\\\\192.68.1.6\\Java知音\\设计模式是什么鬼.doc");

        /*
            开启关键字过滤模式...
            禁止访问:http://www.电影.com
            禁止访问:http://www.游戏.com
            正在访问:http://www.学习.com
            正在访问:http://www.工作.com
            开启关键字过滤模式...
            禁止访问:\\192.68.1.2\共享\电影\IronHuman.mp4
            禁止访问:\\192.68.1.2\共享\游戏\Hero.exe
            访问内网:\\192.68.1.4\shared\Java学习资料.zip
            访问内网:\\192.68.1.6\Java知音\设计模式是什么鬼.doc

        */
    }
}

可以看到,我们不管是访问互联网还是局域网,只需要分别生成相应的代理并调用即可,相同的过滤器逻辑被执行了。如此一来,我们并不需要再写任何的代理类了,只需要实现一次InvocationHandler就一劳永逸了,在运行时去动态地生成代理,达到兼容任何接口的目的。

其实在很多框架中大量应用到了动态代理模式,比如Spring的面向切面AOP,我们只需要定义好一个切面类@Aspect,声明其切入点@Pointcut(被代理的哪些对象的哪些方法,也就是这里的猫和交换机的access以及accessFile),以及被切入的代码块(要增加上去的逻辑,比如这里的过滤功能代码,可分为前置执行@Before,后置执行@After,以及异常处理@AfterThrowing等),于是框架自动帮我们生成代理并切入目标执行。正如给每给方法前后加入日志的例子,或者更经典的事务控制的例子,在所有业务代码之前先切入“事务开始”,执行过后再切入“事务提交”,如果抛异常被捕获则执行“事务回滚”,如此就不必要在每个业务类中去写这些重复代码了,一劳永逸,冗余代码大量减少,开发效率惊人提升。

Java 转载 设计模式

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