代理模式

1.代理模式前言

近年来，代购已经逐步成为电子商务的一个重要分支。所谓代购，简单来说就是找人帮忙购买所需要的商品，当然你可能需要向实施代购的人支付一定的费用。代购通常分为两种类型：一种是因为在当地买不到某件商品，又或者是因为当地这件商品的价格比其他地区的贵，因此托人在其他地区甚至国外购买该商品，然后通过快递发货或者直接携带回来；还有一种代购，由于消费者对想要购买的商品相关信息的缺乏，自己无法确定其实际价值而又不想被商家宰，只好委托中介机构帮其讲价或为其代买。代购网站为此应运而生，它为消费者提供在线的代购服务，如果看中某国外购物网站上的商品，可以登录代购网站填写代购单并付款，代购网站会帮助进行购买然后通过快递公司将商品发送给消费者。

在软件开发中，也有一种设计模式可以提供与代购网站类似的功能。由于某些原因，客户端不想或不能直接访问一个对象，此时可以通过一个称之为“代理”的第三者来实现间接访问，该方案对用的设计模式被称为代理模式。

2.代理模式定义

代理模式是一种应用很广泛的结构型设计模式，而且变化形式非常多，常见的代理形式包括远程代理、保护代理、虚拟代理、智能引用代理等。

代理模式：给某一个对象提供一个代理或占位符，并由代理对象来控制对原对象的访问。

代理模式是一种对象结构型模式。在代理模式中引入了一个新的代理对象，代理对象在客户端对象和目标对象之间起到中介的作用，它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的新服务。

3.代理模式结构

代理模式的结构比较简单，其核心是代理类，为了让客户端能够一致性地对待真实对象和代理对象，在代理模式中引入了抽象层，代理模式结构如下图所示：

由上图可知，代理模式包含如下三个角色：

• 抽象主题角色(Subject)：它声明了真实主题和代理主题的共同接口，这样一来在任何使用真实主题的地方都可以使用代理主题，客户端通常需要针对抽象主题角色进行编程。

• 代理主题角色：它包含了对真是主题的引用，从而可以在任何时候操作真实主题对象；在代理主题角色中提供一个与真实主题角色相同的接口，以便在任何时候都可以替代真实主题；代理主题角色还可以控制对真实主题的使用，负责在需要的时候创建和删除真实主题对象，并对真实主题对象的使用加以约束。通常，在代理主题角色中，客户端在调用所引用的真实主题操作之前或之后还需要执行其他操作，而不仅仅是单纯调用真实主题对象中的操作。

• 真实主题角色(RealSubject)：它定义了代理角色所代表的真实对象，在真实主题角色中实现了真实的业务操作，客户端可以通过代理主题角色简介调用真实主题角色中定义的操作。

模式实现

代理模式的结构图比较简单，但是在真实的使用和实现过程中要复杂很多，特别是代理类的设计和实现。
抽象主题类声明了真实主题类和代理类的公共方法，它可以是接口、抽象类或具体类，客户端针对抽象主题类编程，一致性地对待真实主题和代理主题，典型的抽象主题类代码如下：

abstract class Subject {    public abstract voie request();}

真实主题类继承了抽象主题类，提供了业务方法的具体实现，其典型代码如下：

class RealSubject extends Subject {    @Override    public void request() {        //业务方法具体实现代码    }}

代理类也是抽象主题类的子类，它维持一个对真实主题对象的引用，调用在真实主题中实现的业务方法，在调用时可以在原有业务方法的基础上附加一些新的方法来对功能进行扩充或约束，最简单的代理类实现代码如下：

class Proxy extends Subject {    private RealSubject realSubject = new RealSubject();    public void preRequest() {        ......    }    @Override    public void request() {        preRequest();        //调用真实主题对象的方法        realSubject.request();        postRequest();    }    public void postRequest() {        ......    }}

4.代理模式应用实例

1.实例说明

某软件公司承接了某信息咨询公司的收费商务信息查询系统的开发任务，该系统的基本需求如下：

（1）在进行商务信息查询之前用户需要通过身份验证，只有合法用户才能够使用该查询系统；

（2）在进行商务信息查询时系统需要记录查询日志，以便根据查询次数收取查询费用。

该软件公司开发人员已经完成了商务信息查询模块的开发任务，现希望能够以一种松耦合的方式向原有系统增加身份验证和日志记录功能，客户端代码可以无区别地对待原始的商务信息查询模块和增加新功能之后的商务信息查询模块，而且可能在将来还要在该信息查询模块中增加一些新的功能。

实例分析及类图

通过分析，可以采用一种间接访问的方式来实现该商务信息查询系统的设计，在客户端对象和信息查询对象之间增加一个代理对象，让代理对象来实现身份验证和日志记录等功能，而无须直接对原有的商务信息查询对象进行修改，如下图所示：

在上图中，客户端对象通过代理对象间接访问具有商务信息查询功能的真实对象，在代理对象中除了调用真实对象的商务信息查询功能外，还增加了身份验证和日志记录功能。使用代理模式设计该商务信息查询系统，结构图如下图所示：

在上图中，业务类AccessValidator用于验证用户身份，业务类Logger用于记录用户查询日志，Searcher充当抽象主题角色，RealSearcher充当真实主题角色，ProxySearcher充当代理主题角色。

实例代码

身份验证类：业务类

package cn.red.proxy;public class AccessValidator {    //模拟实现登录验证    public boolean validate(String userId) {        System.out.println("在数据库中验证'" + userId + "'是否是合法用户");        if(userId.equals("Jack")) {            System.out.println("'{0}'登录成功！");            return true;        }else {            System.out.println("'{0}'登录失败！");            return false;        }    }}

日志记录类：业务类

package cn.red.proxy;public class Logger {    //模拟实现日志记录    public void Log(String userId) {        System.out.println("更新数据库，用户'{0}'查询次数加1");    }}

抽象主题角色：抽象查询类

package cn.red.proxy;public interface Searcher {    String doSearch(String userId, String keyword);}

真实主题角色：具体查询类

package cn.red.proxy;public class RealSeacher implements Searcher {    @Override    public String doSearch(String userId, String keyword) {        System.out.println("用户'{0}'使用关键词'{1}'查询商务信息！");        return "返回具体内容";    }}

代理主题角色：代理查询类

package cn.red.proxy;public class ProxySeacher implements Searcher {    private RealSeacher realSearcher = new RealSeacher();    private AccessValidator validator;    private Logger logger;    @Override    public String doSearch(String userId, String keyword) {        // 如果身份验证成功，执行查询操作        if (this.validate(userId)) {            String result = realSearcher.doSearch(userId, keyword);            this.log(userId);            return result;        } else {            return null;        }    }    // 创建访问验证对象并调用其Validate()方法实现身份验证    public boolean validate(String userId) {        validator = new AccessValidator();        return validator.validate(userId);    }    // 创建日志记录对象并调用其Log()方法实现日志记录    public void log(String userId) {        logger = new Logger();        logger.Log(userId);    }}

客户端测试类

package cn.red.proxy;public class Client {    public static void main(String[] args) {        Searcher searcher = new ProxySeacher();        searcher.doSearch("Jack", "Math");    }}

输出结果

在数据库中验证'Jack'是否是合法用户'{0}'登录成功！用户'{0}'使用关键词'{1}'查询商务信息！更新数据库，用户'{0}'查询次数加1

本实例是保护代理和智能引用代理的应用实例，在代理类ProxySearcher中实现对真实主题类的权限控制和引用计数，如果需要在访问真实主题时增加新的访问控制机制和新功能，只需增加一个新的代理类，在客户端代码中使用新增代理类即可，源代码无须修改，符合开闭原则。

5.代理模式总结

代理模式是常用的结构型设计模式之一，它为对象的间接访问提供了一个解决方案，可以对对象的访问进行控制。代理模式类型较多，其中远程代理、虚拟代理、保护代理等在软件开发中应用非常广泛。

• 代理模式的优点

（1）能够协调调用者和被调用者，在一定程度上降低了系统的耦合度。

（2）客户端可以针对抽象主题角色进行编程，增加和更换代理类无须修改源代码，符合开闭原则，系统具有较好的灵活性和可扩展性。

• 代理模式的缺点

（1）由于在客户端和真实主题之间增加了代理对象，因此有些类型的代理模式可能会造成请求的处理速度变慢，例如保护代理。

（2）实现代理模式需要额外的工作，而且有些代理模式的实现过程较为复杂，例如远程代理。

6.代理模式适用场景

代理模式的类型较多，不同类型的代理模式有不同的优缺点，它们应用于不同的场合：

（1）当客户端对象需要访问远程主机中的对象时可以使用远程代理。

（2）当需要用一个消耗资源较少的对象来代表一个消耗资源较多的对象，从而降低系统开销、缩短运行时间可以使用虚拟代理，例如一个对象需要很长时间才能完成加载时。

（3）当需要为某一个被频繁访问的操作结果提供一个临时存储空间，以供多个客户端共享访问这些结果时可以使用缓冲代理。通过使用缓冲代理，系统无须在客户端每一次访问时都重新执行操作，只需直接从临时缓冲区获取操作结果即可。

（4）当需要控制对一个对象的访问，为不同用户提供不同级别的访问权限时可以使用保护代理。

（5）当需要为一个对象的访问(引用)提供一些额外的操作时可以使用智能引用代理。