常用设计模式7：代理模式（Java）

代理模式（Proxy Pattern）

1. 简介

代理模式是一种结构型设计模式，它允许提供一个代替品或占位符来控制对原对象的访问。代理对象可以在客户端和目标对象之间起到中介的作用，并且可以添加额外的功能。

2. 为什么使用代理模式？

• 控制访问：代理可以控制对原对象的访问，并可以在访问对象之前或之后执行一些额外的操作。
• 延迟加载：代理可以推迟昂贵对象的创建或加载。
• 添加功能：代理可以在不修改原对象的情况下，给原对象添加额外的功能。
• 远程代理：可以用于表示一个远程系统中的对象。
• 保护代理：控制对原始对象的访问权限。

3. 代理模式的结构

代理模式主要包含以下角色：

1. Subject：抽象主题，定义了RealSubject和Proxy的共用接口。
2. RealSubject：真实主题，定义了Proxy所代表的真实实体。
3. Proxy：代理类，保存一个引用使得代理可以访问实体，并提供一个与Subject的接口相同的接口。

4. Java 实现示例

下面通过一个简单的图片加载系统来说明代理模式：

4.1 定义抽象主题

public interface Image {
    void display();
}

4.2 实现真实主题

public class RealImage implements Image {
    private String fileName;

    public RealImage(String fileName) {
        this.fileName = fileName;
        loadFromDisk();
    }

    private void loadFromDisk() {
        System.out.println("Loading " + fileName);
    }

    @Override
    public void display() {
        System.out.println("Displaying " + fileName);
    }
}

4.3 实现代理类

public class ProxyImage implements Image {
    private RealImage realImage;
    private String fileName;

    public ProxyImage(String fileName) {
        this.fileName = fileName;
    }

    @Override
    public void display() {
        if (realImage == null) {
            realImage = new RealImage(fileName);
        }
        realImage.display();
    }
}

4.4 客户端代码

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Image image1 = new ProxyImage("photo1.jpg");
        Image image2 = new ProxyImage("photo2.jpg");

        // 图片将从磁盘加载
        image1.display();
        
        // 图片不需要从磁盘加载
        image1.display();
        
        // 图片将从磁盘加载
        image2.display();
    }
}

5. 代理模式的优缺点

优点：

• 可以在客户端毫无察觉的情况下控制服务对象。
• 如果客户端对服务对象的生命周期没有特殊要求，可以对生命周期进行管理。
• 即使服务对象还未准备好或不存在，代理也可以正常工作。
• 开闭原则。可以在不对服务或客户端做出修改的情况下创建新代理。

缺点：

• 代码可能会变得更加复杂，因为需要新增许多类。
• 服务响应可能会延迟。

6. 适用场景

• 延迟初始化（虚拟代理）：如果有一个偶尔使用的重量级服务对象，一直保持该对象运行会消耗系统资源。
• 访问控制（保护代理）：如果只希望特定客户端使用服务对象，这里的对象可以是操作系统中非常重要的部分。
• 本地执行远程服务（远程代理）：适用于服务对象位于远程服务器上的情形。
• 记录日志请求（日志记录代理）：需要保存对服务对象的请求历史记录时。
• 缓存请求结果（缓存代理）：需要缓存客户请求结果并对缓存生命周期进行管理时。

7. 总结

代理模式是一种强大而灵活的设计模式，它允许控制对对象的访问，添加额外的功能，或者延迟对象的创建和初始化。通过使用代理，可以在不修改原始代码的情况下增强修改对象的行为。然而，过度使用代理可能会使系统变得复杂，因此在使用时需要权衡利弊。代理模式在很多场景下都非常有用，比如延迟加载、访问控制、日志记录等，它是 Java 开发中常用的设计模式之一。