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代理模式(代理設計模式)詳解

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在有些情況下,一個客戶不能或者不想直接訪問另一個對象,這時需要找一個中介幫忙完成某項任務,這個中介就是代理對象。例如,購買火車票不一定要去火車站買,可以通過 12306 網站或者去火車票代售點買。又如找女朋友、找保姆、找工作等都可以通過找中介完成。

在軟件設計中,使用代理模式的例子也很多,例如,要訪問的遠程對象比較大(如視頻或大圖像等),其下載要花很多時間。還有因為安全原因需要屏蔽客戶端直接訪問真實對象,如某單位的內部數據庫等。

代理模式的定義與特點

代理模式的定義:由于某些原因需要給某對象提供一個代理以控制對該對象的訪問。這時,訪問對象不適合或者不能直接引用目標對象,代理對象作為訪問對象和目標對象之間的中介。

代理模式的主要優點有:
  • 代理模式在客戶端與目標對象之間起到一個中介作用和保護目標對象的作用;
  • 代理對象可以擴展目標對象的功能;
  • 代理模式能將客戶端與目標對象分離,在一定程度上降低了系統的耦合度;

其主要缺點是:
  • 在客戶端和目標對象之間增加一個代理對象,會造成請求處理速度變慢;
  • 增加了系統的復雜度;

代理模式的結構與實現

代理模式的結構比較簡單,主要是通過定義一個繼承抽象主題的代理來包含真實主題,從而實現對真實主題的訪問,下面來分析其基本結構和實現方法。

1. 模式的結構

代理模式的主要角色如下。
  1. 抽象主題(Subject)類:通過接口或抽象類聲明真實主題和代理對象實現的業務方法。
  2. 真實主題(Real Subject)類:實現了抽象主題中的具體業務,是代理對象所代表的真實對象,是最終要引用的對象。
  3. 代理(Proxy)類:提供了與真實主題相同的接口,其內部含有對真實主題的引用,它可以訪問、控制或擴展真實主題的功能。

其結構圖如圖 1 所示。

代理模式的結構圖
圖1 代理模式的結構圖

2. 模式的實現

代理模式的實現代碼如下:
package proxy;
public class ProxyTest
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Proxy proxy=new Proxy();
        proxy.Request();
    }
}
//抽象主題
interface Subject
{
    void Request();
}
//真實主題
class RealSubject implements Subject
{
    public void Request()
    {
        System.out.println("訪問真實主題方法...");
    }
}
//代理
class Proxy implements Subject
{
    private RealSubject realSubject;
    public void Request()
    {
        if (realSubject==null)
        {
            realSubject=new RealSubject();
        }
        preRequest();
        realSubject.Request();
        postRequest();
    }
    public void preRequest()
    {
        System.out.println("訪問真實主題之前的預處理。");
    }
    public void postRequest()
    {
        System.out.println("訪問真實主題之后的后續處理。");
    }
}

程序運行的結果如下:
訪問真實主題之前的預處理。
訪問真實主題方法...
訪問真實主題之后的后續處理。

代理模式的應用實例

【例1】韶關“天街e角”公司是一家婺源特產公司的代理公司,用代理模式實現。

分析:本實例中的“婺源特產公司”經營許多婺源特產,它是真實主題,提供了顯示特產的 display() 方法,可以用窗體程序實現(點此下載該實例所要顯示的圖片)。而韶關“天街e角”公司是婺源特產公司特產的代理,通過調用婺源特產公司的 display() 方法顯示代理產品,當然它可以增加一些額外的處理,如包裝或加價等??蛻艨赏ㄟ^“天街e角”代理公司間接訪問“婺源特產公司”的產品,圖 2 所示是公司的結構圖。

韶關“天街e角”公園的結構圖
圖2 韶關“天街e角”公司的結構圖

程序代碼如下:
package proxy;
import java.awt.*;
import javax.swing.*;
public class WySpecialtyProxy
{
    public static void main(String[] args)
    {
        SgProxy proxy=new SgProxy();
        proxy.display();
    }
}
//抽象主題:特產
interface Specialty
{
    void display();
}
//真實主題:婺源特產
class WySpecialty extends JFrame implements Specialty
{
    private static final long serialVersionUID=1L;
    public WySpecialty()
    {
        super("韶關代理婺源特產測試");
        this.setLayout(new GridLayout(1,1));
        JLabel l1=new JLabel(new ImageIcon("src/proxy/WuyuanSpecialty.jpg"));
        this.add(l1);   
        this.pack();       
        this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);      
    }
    public void display()
    {
        this.setVisible(true);
    }
}
//代理:韶關代理
class SgProxy implements Specialty
{
    private WySpecialty realSubject=new WySpecialty();
    public void display()
    {
        preRequest();
        realSubject.display();
        postRequest();
    }
    public void preRequest()
    {
          System.out.println("韶關代理婺源特產開始。");
    }
    public void postRequest()
    {
          System.out.println("韶關代理婺源特產結束。");
    }
}

程序運行結果如圖 3 所示。

韶關“天街e角”公司的代理產品
圖3 韶關“天街e角”公司的代理產品

代理模式的應用場景

前面分析了代理模式的結構與特點,現在來分析以下的應用場景。
  • 遠程代理,這種方式通常是為了隱藏目標對象存在于不同地址空間的事實,方便客戶端訪問。例如,用戶申請某些網盤空間時,會在用戶的文件系統中建立一個虛擬的硬盤,用戶訪問虛擬硬盤時實際訪問的是網盤空間。
  • 虛擬代理,這種方式通常用于要創建的目標對象開銷很大時。例如,下載一幅很大的圖像需要很長時間,因某種計算比較復雜而短時間無法完成,這時可以先用小比例的虛擬代理替換真實的對象,消除用戶對服務器慢的感覺。
  • 安全代理,這種方式通常用于控制不同種類客戶對真實對象的訪問權限。
  • 智能指引,主要用于調用目標對象時,代理附加一些額外的處理功能。例如,增加計算真實對象的引用次數的功能,這樣當該對象沒有被引用時,就可以自動釋放它。
  • 延遲加載,指為了提高系統的性能,延遲對目標的加載。例如,Hibernate 中就存在屬性的延遲加載和關聯表的延時加載。

代理模式的擴展

在前面介紹的代理模式中,代理類中包含了對真實主題的引用,這種方式存在兩個缺點。
  1. 真實主題與代理主題一一對應,增加真實主題也要增加代理。
  2. 設計代理以前真實主題必須事先存在,不太靈活。采用動態代理模式可以解決以上問題,如 SpringAOP,其結構圖如圖 4 所示。

動態代理模式的結構圖
圖4 動態代理模式的結構圖
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