设计模式 - 结构型 - 代理模式（Proxy Pattern）-优快云博客

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代理模式（Proxy Pattern）是一种结构型设计模式，通过引入代理对象控制对目标对象的访问，在请求处理前后插入附加逻辑（如缓存、权限校验、延迟加载等），同时保持客户端与目标对象的解耦。以下是该模式的系统性解析：

一、核心定义与设计目标

定义
代理模式通过代理对象替代目标对象，提供与目标对象相同的接口，客户端通过代理间接访问目标，从而实现对目标对象的访问控制与功能增强。例如，明星经纪人作为代理控制艺人的工作安排。
设计目标
- 访问控制：限制或保护对敏感对象的直接访问（如数据库连接）。
- 功能增强：在不修改目标对象的前提下扩展功能（如日志记录、性能监控）。
- 延迟初始化：按需创建资源密集型对象（如大文件加载）。

二、模式结构与角色划分

核心角色
- 抽象主题（Subject）：定义代理与目标对象的公共接口（如 Cache 接口）。
- 真实主题（Real Subject）：实现核心业务逻辑的具体对象（如 JvmCache）。
- 代理类（Proxy）：持有目标对象的引用，实现附加逻辑并调用目标方法（如 RedisCacheDecorator）。
UML类图示例

+-------------------+           +---------------------------+
|   Subject         |<|-------|>|   Proxy                   |
| +request()        |           | -realSubject: RealSubject |
+-------------------+           +---------------------------+
       ▲                              ▲
       |                              |
+-------------------+          +-------------------+
| RealSubject       |          | Client            |
+-------------------+          +-------------------+

实现方式
- 静态代理：手动编写代理类，编译时生成（简单但类数量多）。
- 动态代理：运行时动态生成代理类，分为两类：
  - JDK动态代理：基于接口，通过 InvocationHandler 实现。
  - CGLib动态代理：基于继承，生成目标类的子类（无需接口）。

三、优缺点分析

优点

解耦性：客户端仅依赖抽象接口，与目标对象实现解耦。
灵活性：动态扩展功能，符合开闭原则。
性能优化：通过延迟加载降低系统初始化开销。

缺点

类膨胀：静态代理需手动编写多个代理类。
性能损耗：动态代理的反射调用可能增加耗时。
复杂性：需明确代理逻辑的边界，避免过度设计。

四、适用场景

远程代理：
- 访问分布式服务（如RPC框架）。
虚拟代理：
- 延迟加载大资源（如图片、视频）。
保护代理：
- 权限校验（如数据库访问控制）。
智能引用：
- 缓存结果、日志记录、性能监控。

五、实现示例（Java）

以多级缓存系统为例，演示动态代理的应用：

// 抽象主题：缓存接口
interface Cache {
    Object get(String key);
    void put(String key, Object value);
}

// 真实主题：本地缓存
class LocalCache implements Cache {
    private Map<String, Object> store = new HashMap<>();
    @Override public Object get(String key) { return store.get(key); }
    @Override public void put(String key, Object value) { store.put(key, value); }
}

// 动态代理增强类（JDK方式）
class CacheInvocationHandler implements InvocationHandler {
    private Cache target;
    public CacheInvocationHandler(Cache target) { this.target = target; }
    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        if (method.getName().equals("get")) {
            Object result = method.invoke(target, args);
            if (result == null) {
                result = fetchFromRemote((String) args[0]); // 模拟远程加载
                target.put((String) args[0], result);
            }
            return result;
        }
        return method.invoke(target, args);
    }
    private Object fetchFromRemote(String key) { return "Remote Data: " + key; }
}

// 客户端调用
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Cache proxy = (Cache) Proxy.newProxyInstance(
            Cache.class.getClassLoader(),
            new Class[]{Cache.class},
            new CacheInvocationHandler(new LocalCache())
        );
        System.out.println(proxy.get("user_1001")); // 输出：Remote Data: user_1001
    }
}

六、实际应用案例

Java IO流：
- BufferedInputStream 代理 FileInputStream 实现缓冲功能。
Spring AOP：
- 通过动态代理实现事务管理与日志切面。
RPC框架：
- 客户端代理远程服务接口，屏蔽网络通信细节。

七、与其他模式的对比

模式	核心差异
适配器模式	解决接口不兼容问题，而非功能扩展
装饰器模式	侧重叠加功能，代理侧重访问控制
外观模式	封装子系统简化接口，代理控制单个对象