高老庄的故事：代理模式助力设计模式实践

第十一章　高老庄的故事——代理模式

11.1　高老庄的故事

时间：12月27日　　地点：大B房间　　人物：大B，小A

这天大B和小A在一起聊起了《西游记》。

大B：“师弟，你小的时候喜欢看《西游记》吗？”

小A：“嘿嘿！很喜欢，记得以前天天看，重复看都不觉得腻。”

大B：“是啊！我都是喔。你记得高老庄悟空降八戒吗？”

小A：“记得。悟空代替了高家小姐去和八戒见面，制服了八戒。”

大B：“对！那春融时节，悟空牵着白马，与唐僧赶路西行。忽一日天色将晚，远远地望见一村人，这就是高老庄，猪八戒的丈人高太公家。”

小A：“对。”

大B：“为了将高家三小姐解救出八戒的魔掌，悟空决定扮做高小姐，会一会这个妖怪，行者却弄神通，摇身一变，变得就如那女子一般，独自个坐在房里等那妖精。不多时，一阵风来，真个是走石飞砂……那阵狂风过处，只见半空里来了一个妖精，果然生得丑陋：黑脸短毛，长喙大耳，穿一领青不青、蓝不蓝的梭布直裰，系一条花布手巾……走进房，一把搂住，就要亲嘴……”

小A：“哈哈哈哈。这个情节我最爱看了。特搞笑。”

大B：“是啊。《西游记》里面太多的情节都让我百看不厌呐！”

11.2　代理模式

悟空的下手之处是将高家三小姐的神貌和她本人分割开来，这和“开一闭”原则有异曲同工之妙。这样一来，“高家三小姐本人”也就变成了“高家三小姐神貌”的具体实现，而“高家三小姐神貌”则变成了抽象角色。

小A：“这么说来，这就是所谓的代理模式吗？”

大B：“是啊！为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。说白了就是，在一些情况下客户不想或者不能直接引用一个对象，而代理对象可以在客户和目标对象之间起到中介作用，去掉客户不能看到的内容和服务或者增添客户需要的额外服务。”

小A：“那么什么时候要使用代理模式呢？”

大B：“在对已有的方法进行使用的时候出现需要对原有方法进行改进或者修改，这时候有两种改进选择：修改原有方法来适应现在的使用方式，或者使用一个‘第三者’方法来调用原有的方法并且对方法产生的结果进行一定的控制。第一种方法是明显违背了‘对扩展开放、对修改关闭’（开闭原则），而且在原来方法中作修改可能使得原来类的功能变得模糊和多元化（就像现在企业多元化一样），而使用第二种方式可以将功能划分的更加清晰，有助于后面的维护。所以在一定程度上第二种方式是一个比较好的选择！当然，话又说回来了，如果是一个很小的系统，功能也不是很繁杂，那么使用代理模式可能就显得臃肿，不如第一种方式来的快捷。这就像一个三口之家，家务活全由家庭主妇或者一个保姆来完成是比较合理的，根本不需要雇上好几个保姆层层代理。”

11.3　代理模式的角色

小A：“代理模式一般涉及到哪些角色？”

大B：“抽象角色：声明真实对象和代理对象的共同接口；代理角色：代理对象角色内部含有对真实对象的引用，从而可以操作真实对象，同时代理对象提供与真实对象相同的接口以便在任何时刻都能代替真实对象。同时，代理对象可以在执行真实对象操作时，附加其他的操作，相当于对真实对象进行封装。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。”

使用类图来表示下三者间的关系如图11-1：

图11-1　代理模式类图

抽象角色：

真实角色：实现了Subject的request()方法。

代理角色：

客户端调用：

Subject sub=new ProxySubject();

Sub.request();

大B：“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，一个真实角色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。”

小A：“如果事先并不知道真实角色，该如何使用代理呢？”

大B：“这个问题可以通过Java的动态代理类来解决。”

11.4　已注册用户和游客的权限

大B：“下面以论坛中已注册用户和游客的权限不同来作为第一个例子，我再给你详细说一下。”

大B：“已注册的用户拥有发帖，修改自己的注册信息，修改自己的帖子等功能；而游客只能看到别人发的帖子，没有其他权限。为了简化代码，更好的显示出代理模式的骨架，我们这里只实现发帖权限的控制。首先我们先实现一个抽象主题角色MyForum，里面定义了真实主题和代理主题的共同接口——发帖功能。”

代码如下：

大B：“这样，真实主题角色和代理主题角色都要实现这个接口。其中真实的主题角色基本就是将这个接口的方法内容填充进来。所以在这里就不再赘述它的实现。我们把主要的精力放到关键的代理主题角色上。”

代理主题角色代码大体如下：

大B：“这样就实现了代理模式的功能。当然你也可以在这个代理类上添加自己的方法来实现额外的服务，比如统计帖子的浏览次数，记录用户的登录情况等等。还有一个很常见的代理模式的使用例子就是对大幅图片浏览的控制。”

小A：“当我们在网站上面浏览图文的信息时，图片位置放置的是经过缩小的，当有人要仔细的查看这个图片时，可以通过点击图片来激活一个链接，在一个新的网页打开要看的图片。”

大B：“嗯。对。这样对于提高浏览速度是很有好处的，因为不是每个人都要去看仔细图上的信息。”

小A：“是吗？”

大B：“这种情况就可以使用代理模式来全面实现。这里我将思路表述出来，至于实现由于工作原因，就不表述了，至于这种方式在B/S模式下的真实可行性，我没有确认过，只是凭空的想象。如果不是可行的方式，那这个例子可以放到一个C/S下来实现，这个是绝对没有问题的，而且在很多介绍设计模式的书和文章中使用。两种方式的实现有兴趣的可以来尝试一下。我们在浏览器中访问网页时是调用的不是真实的装载图片的方法，而是在代理对象中的方法，在这个对象中，先使用一个线程向浏览器装载了一个缩小版的图片，而在后台使用另一个线程来调用真实的装载大图片的方法将图片加载到本地，当你要浏览这个图片的时候，将其在新的网页中显示出来。当然如果在你想浏览的时候图片尚未加载成功，可以再启动一个线程来显示提示信息，直到加载成功。这样代理模式的功能就在上面体现的淋漓尽致——通过代理来将真实图片的加载放到后台来操作，使其不影响前台的浏览。代理模式能够协调调用者和被调用者，能够在一定程度上降低系统的耦合度。不过一定要记住前面讲的使用代理模式的条件，不然的话使用了代理模式不但不会有好的效果，说不定还会出问题的。”

11.5　代理分类

小A：“代理分为哪些类？”

大B：“代理分为静态代理与动态代理。”(www.xing528.com)

小A：“按功能怎么分类哩？”

大B：“按功能将代理的组成类分为：标的类、标的接口、拦截类、耦合类。”

下面以具本代码举例说明。

1、静态与动态代理的公共部分

2、静态代理特征部分

3、动态代理特征部分

11.6　代理模式分为8种，列举几种常见的、重要的。

小A：“师兄，我知道代理模式分为8种，能不能列举几种常见的、重要的？”

大B：“可以。我给你讲几种较常见也是比较重要的几种。1、远程（Remote）代理：为一个位于不同的地址空间的对象提供一个局域代表对象。比如：你可以将一个在世界某个角落一台机器通过代理假象成你局域网中的一部分。2、虚拟（Virtual）代理：根据需要将一个资源消耗很大或者比较复杂的对象延迟的真正需要时才创建。比如：如果一个很大的图片，需要花费很长时间才能显示出来，那么当这个图片包含在文档中时，使用编辑器或浏览器打开这个文档，这个大图片可能就影响了文档的阅读，这时需要做个图片Proxy来代替真正的图片。3、保护（Protect or Access）代理：控制对一个对象的访问权限。比如：在论坛中，不同的身份登陆，拥有的权限是不同的，使用代理模式可以控制权限（当然，使用别的方式也可以实现）。4、智能引用（Smart Reference）代理：提供比对目标对象额外的服务。比如：纪录访问的流量（这是个再简单不过的例子），提供一些友情提示等等。代理模式是一种比较有用的模式，从几个类的‘小结构’到庞大系统的‘大结构’都可以看到它的影子。”

11.7　动态代理类

小A：“动态代理类位于哪里？”

大B：“Java动态代理类位于Java.lang.reflect包下。”

小A：“他一般会涉及到哪些类呢？”

大B：“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, J2EEjava语言JDK1.4APIjavalangObject.html">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，其中主要包含以下内容：Protected Proxy(InvocationHandler h)：构造函数，估计用于给内部的h赋值。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。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)。”

小A：“那什么是Dynamic Proxy？”

大B：“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。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)：

具体角色RealSubject：同上；

代理角色：

大B：“该代理类的内部属性为Object类，实际使用时通过该类的构造函数DynamicSubject(Object obj)对其赋值；此外，在该类还实现了invoke方法，该方法中的method.invoke(sub,args)；其实就是调用被代理对象的将要被执行的方法，方法参数sub是实际的被代理对象，args为执行被代理对象相应操作所需的参数。通过动态代理类，我们可以在调用之前或之后执行一些相关操作。”

客户端：

大B：“通过这种方式，被代理的对象(RealSubject)可以在运行时动态改变，需要控制的接口(Subject接口)可以在运行时改变，控制的方式(DynamicSubject类)也可以动态改变，从而实现了非常灵活的动态代理关系。”

11.8　代理模式使用原因和应用方面

小A：“为什么使用代理模式？”

大B：“1、授权机制不同级别的用户对同一对象拥有不同的访问权利，如Jive论坛系统中，就使用Proxy进行授权机制控制，访问论坛有两种人：注册用户和游客(未注册用户)，Jive中就通过类似ForumProxy这样的代理来控制这两种用户对论坛的访问权限。2、某个客户端不能直接操作到某个对象，但又必须和那个对象有所互动。”

小A：“能不能举个例子啊？”

大B：“可以，就举例两个具体情况：1、如果那个对象是一个是很大的图片，需要花费很长时间才能显示出来，那么当这个图片包含在文档中时，使用编辑器或浏览器打开这个文档，打开文档必须很迅速，不能等待大图片处理完成,这时需要做个图片Proxy来代替真正的图片。2、如果那个对象在Internet的某个远端服务器上，直接操作这个对象因为网络速度原因可能比较慢，那我们可以先用Proxy来代替那个对象。总之原则是，对于开销很大的对象，只有在使用它时才创建，这个原则可以为我们节省很多宝贵的Java内存。所以，有些人认为Java耗费资源内存，我以为这和程序编制思路也有一定的关系。”

小A：“那他一般用在哪些地方哩？”

大B：“现实中，Proxy应用范围很广,现在流行的分布计算方式RMI和Corba等都是Proxy模式的应用。”

11.9　代理模式的作用

小A：“代理模式有什么作用哩？”

大B：“为其他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，一个客户不想或者不能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的作用。”

11.10　秘书-局长

大B：“再举个通俗的例子，你想找某局长帮你做一件事情，但局长官位显赫，你又不能轻易见着，你就想到了找他的秘书，通过她传话给局长，这样你就等于请他的秘书帮你办成了那件事。秘书为什么就可以找到局长呢，因为秘书和局长之间有一定的关系。这里产生了四个对象：你、秘书、局长、秘书-局长（关系）。JAVA中同样有代理关系，我们叫做代理模式。”

小A：“代理模式有什么作用呢？”

大B：“他能为其他对象（局长）提供一种代理（秘书）以控制对这个对象（局长）的访问。代理对象可以在客户端（你）和目标对象（局长）之间起到中介的作用。”

小A：“代理模式都有些什么角色？”

大B：“1、抽象角色（秘书-局长）：声明真实对象和代理对象的共同接口（秘书-局。2、代理角色（秘书）：代理对象角色（秘书）内部含有对真实对象（局长）的引用，从而可以操作真实对象（局长），同时代理对象（秘书）提供与真实对象（局长）相同的接口（秘书-局长）以便在任何时刻都能代替真实对象（局长）。同时，代理对象（秘书）可以在执行真实对象（局长）操作时，附加其他的操作，相当于对真实对象（局长）进行封装。3、真实角色（局长）：代理角色（秘书）所代表的真实对象（局长），是我们最终要引用的对象（局长）。”

下面用四个代码来是这个原理：

Client.java(你)、ProxySubject.java(秘书)、RealSubject.java(局长)、Subject.java(关系)

（1）Subject.java(关系)

（2）RealSubject.java(局长)

（3）ProxySubject.java(秘书)

（4）Client.java(你)

运行输出了“我是局长，哈哈”

大B：“这说明我们通过代理对象（秘书）成功调用了被代理对象（局长）的方法。由代码可以看出，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。”