Head First 设计模式 —— 13. 代理 (Proxy) 模式

思考题

如何设计一个支持远程方法调用的系统？你要怎样才能让开发人员不用写太多代码？让远程调用看起来像本地调用一样，毫无瑕疵？ P435

• 已经接触过 RPC 了，所以就很容易知道具体流程：客户端调用目标类的代理对象（消费者）的方法，消费者内部将相关调用信息通过网络传到服务端对应的目标类的代理对象（生产者）中，生产者解析调用信息，然后真正去调用目标类的实际对象，并将返回结果回传给消费者，消费者再返回给客户端。 RPC 框架使用代理模式使得内部一系列处理及信息传输等对客户端和服务端是透明的，客户端会认为实际是本地调用一样，不知道调用了远程方法；服务端也不知道是在给远程对象提供服务。

思考题

远程调用程序应该完全透明吗？这是个好主意吗？这个方法可能会产生什么问题？ P435

• 远程调用程序不应该完全透明。由于引入了网络通信和数据处理（序列化、反序列化和压缩等），可能在相关过程会异常，客户端应该知晓并处理这些异常，而不应该让 RPC 框架消化掉这些异常而返回一些默认值。

代理模式

为另一个对象提供一个替身或占位符以控制对这个对象的访问。 P460

特点

• 代理控制访问
  • 远程代理：控制访问远程对象 P460
  • 虚拟代理：控制访问创建开销大的资源 P460
  • 保护代理：基于权限控制对资源的访问 P460
  • 动态代理：在运行时动态地创建一个代理类，并将方法的调用转发到指定的类 P474
  • 防火墙代理：控制网络资源的访问，保护主题免于“坏客户”的侵害。多用于防火墙系统 P488
  • 智能引用代理：当主题被引用时，进行额外的动作，例如计一个对象被引用的次数。可用于对某些操作的日志记录 P488
  • 缓存代理：为开销大的运算结果提供暂时存储；也允许多个客户共享结果，以减少计算或网络延迟。多用于 Web 服务器代理，以及内容管理与出版系统 P488
  • 同步代理：在多线程的情况下为主题提供安全的访问。可用于 JavaSpaces ，为分散式环境内的潜在对象集合提供同步访问控制 P489
  • 复杂隐藏代理：用来隐藏一个类的复杂集合的复杂度，并进行访问控制；有时候也成为外观代理，但与外观模式不同，因为代理控制访问，而外观模式只提供另一组接口 P489
  • 写入时复制代理：用来控制对象的复制，方法是延迟对象的复制，直到客户真的需要为止。这是虚拟代理的变体。CopyOnWriteArrayList 使用这种方式 P489

缺点

• 代理会造成设计中类的数目增加 P491

代理模式和装饰器模式 P471

• 代理模式控制对象的访问
• 装饰器模式为对象增加行为

代理模式和适配器模式的区别 P471

• 代理模式实现相同的接口（保护代理可能只提供给客户部分接口，与某些适配器很像）
• 适配器模式改变对象适配的接口

思考题

class ImageProxy implements Icon {
    // 实例变量构造器在这里
    public int getIconWidth() {
        if (imageIcon != null) {
            return imageIcon.getIconWidth();
        } else {
            return 800;
        }
    }
    
    public int getIconHeight() {
        if (imageIcon != null) {
            return imageIcon.getIconHeight();
        } else {
            return 600;
        }
    }
    
    public void paintIcon(final Component c, Graphics g, int y, int y) {
        if (imageIcon != null) {
            imageIcon.paintIcon(c, g, x, y);
        } else {
            g.drawString("Loading CD cover, please wait...", x + 300, y + 190);
            // 实例化 imageIcon 获取图片
        }
    }
}

以上为 CD 封面虚拟代理， ImageProxy 类似乎有两个，由条件语句控制的状态。你能否用另一个设计模式清理这样的代码？你要如何重新设计 ImageProxy ？ P468

• 可以用状态模式清理掉条件语句。设置两个状态 ImageNotLoaded 和 ImageLoaded ，分别将各个方法内条件语句内的代码放入这个两个状态的对应方法中，初始状态是 ImageNotLoaded ，当第一次调用 paintIcon 方法时，开始实例化 imageIcon 获取图片，成功后设置状态为 ImageLoaded 。

思考题

NonOwnerInvocationHandler 工作的方式除了它允许调用 setHotOrNotRating() 和不允许调用其他 set 方法之外，与 NonOwnerInvocationHandler 是很相似的。请写出 NonOwnerInvocationHandler 的代码： P482

import java.lang.reflect.*;

public class NonOwnerInvocationHandler implements InvocationHandler {
    PersonBean person;
    
    public NonOwnerInvocationHandler(PersonBean person) {
        this.person = person;
    }
    
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws IllegalAccessException {
        try {
            String methodName = method.getName();
            if (methodName.startsWith("get")) {
                return method.invoke(person, args);
            } else if(methodName.equals("setHotOrNotRating")) {
                return method.invoke(person, args);
            } else if(methodName.startsWith("set")) {
                throw new IllegalAccessException();
            }
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }
}

思考题

创建动态代理所需要的代码很短，请你写下 getNonOwnerProxy() ，该方法会返回 NonOwnerInvocationHandler 的代理。更进一步，请写下 getProxy() 方法，参数是 handler 和 person ，返回值是使用此 handler 的代理。 P483

PersonBean getNonOwnerProxy(PersonBean person) {
    return (PersonBean) Proxy.newProxyInstance(person.getClass().getClassLoader(), person.getClass().getInterfaces(), new NonOwnerInvocationHandler(person));
}

PersonBean getProxy(InvocationHandler handler, PersonBean person) {
    return (PersonBean) Proxy.newProxyInstance(person.getClass().getClassLoader(), person.getClass().getInterfaces(), handler);
}

思考题

如何知道某个类是不是代理类？ P486

• JDK 动态代理的类是 Proxy 的子类，有一个静态方法 isProxyClass() ，此方法的返回值如果为 true ，表示这是一个动态代理类。
• 【存疑】 代理类还会实现特定的某些接口
  • 在 Java8 中调用 proxy.getClass().getInterfaces() 及其他与获取接口有关的方法，并未发现实现新接口

思考题

能传入 newProxyInstance() 的接口类型，有没有什么限制？

• 传入的接口数组内只能有接口，不能有类 P486
• 如果接口不是 public ，就必须属于同一个 package P486
• 【存疑】 不同的接口内，不可以有名称和参数完全一样的方法 P486
  • 经过 Java8 中实践确认没有此限制，不过永远只会识别为其中一个接口（接口数组内第一次出现该方法的接口）的方法
• 接口数组内的接口可以不是被代理类实现的接口，代理类实现了接口数组内的所有接口，所有接口的调用都可以被拦截处理
• 被代理类可以不实现任何接口，自己指定接口和相关调用处理逻辑也能使用

思考题

配对下列模式和描述： P487

代理模式：包装另一个对象，并控制对它的访问

外观模式：包装许多对象以简化它们的接口

装饰器模式：包装另一个对象，并提供额外的行为

适配器模式：包装另一个对象，并提供不同的接口

所思所想

• 以前也看过不同动态代理的实现，但只是走马观花式地看一遍如何实现，没有实际去动手，这次读书时实际动手后感觉理解更深入了一点，大概更能了解内部是如何流转的
• 实践是检验真理的唯一标准。书中存在部分说明可能错误或者不适用于当前版本，要利用好身边的工具，多实践操作，不能尽信书

本文首发于公众号：满赋诸机（点击查看原文） 开源在 GitHub ：reading-notes/head-first-design-patterns