代理模式

接下来要开始学习另外一种类型的设计模式：结构型模式。结构型模式主要总结了一些类或对象组合在一起的经典结构，这些经典的结构可以解决特定应用场景的问题。结构型模式包括：代理模式、桥接模式、装饰器模式、适配器模式、门面模式、组合模式、享元模式。今天我们要讲其中的代理模式。它也是在实际开发中经常被用到的一种设计模式。

原理解析

代理模式（Proxy Design Pattern）的原理和代码实现都不难掌握。它在不改变原始类（或叫被代理类）代码的情况下，通过引入代理类来给原始类附加功能

开发了一个 MetricsCollector 类，用来收集接口请求的原始数据，比如访问时间、处理时长等。在业务系统中，我们采用如下方式来使用这个 MetricsCollector 类：

public class UserController {
    //...省略其他属性和方法...
    private MetricsCollector metricsCollector; // 依赖注入
    public UserVo login(String telephone, String password) {
        long startTimestamp = System.currentTimeMillis();
        // ... 省略login逻辑...
        long endTimeStamp = System.currentTimeMillis();
        long responseTime = endTimeStamp - startTimestamp;
        RequestInfo requestInfo = new RequestInfo("login", responseTime, startTimes
        metricsCollector.recordRequest(requestInfo);
        //...返回UserVo数据...
    }
    public UserVo register(String telephone, String password) {
        long startTimestamp = System.currentTimeMillis();
        // ... 省略register逻辑...
        long endTimeStamp = System.currentTimeMillis();
        long responseTime = endTimeStamp - startTimestamp;
        RequestInfo requestInfo = new RequestInfo("register", responseTime, startTi
        metricsCollector.recordRequest(requestInfo);
        //...返回UserVo数据...
    }
}

上面代码存在2个问题：

性能计数器框架代码侵入到业务代码中，跟业务代码高度耦合。如果未来需要替换这个框架，那替换的成本会比较大
收集接口请求的代码跟业务代码无关，本就不应该放到一个类中。业务类最好职责更加单一，只聚焦业务处理。

改进：为了将框架代码和业务代码解耦，代理模式就派上用场了。代理类 UserControllerProxy 和原始类 UserController 实现相同的接口IUserController。UserController 类只负责业务功能。代理类 UserControllerProxy 负责在业务代码执行前后附加其他逻辑代码，并通过委托的方式调用原始类来执行业务代码

public interface IUserController {
    UserVo login(String telephone, String password);
    UserVo register(String telephone, String password);
}
public class UserController implements IUserController {
    //...省略其他属性和方法...
    @Override
    public UserVo login(String telephone, String password) {
        //...省略login逻辑...
        //...返回UserVo数据...
    }
    @Override
    public UserVo register(String telephone, String password) {
        //...省略register逻辑...
        //...返回UserVo数据...
    }
}
public class UserControllerProxy implements IUserController {
    private MetricsCollector metricsCollector;
    private UserController userController;
    public UserControllerProxy(UserController userController) {
        this.userController = userController;
        this.metricsCollector = new MetricsCollector();
    }

    @Override
    public UserVo login(String telephone, String password) {
        long startTimestamp = System.currentTimeMillis();
        // 委托
        UserVo userVo = userController.login(telephone, password);
        long endTimeStamp = System.currentTimeMillis();
        long responseTime = endTimeStamp - startTimestamp;
        RequestInfo requestInfo = new RequestInfo("login", responseTime, startTimestamp);
        metricsCollector.recordRequest(requestInfo);
        return userVo;
    }
    @Override
    public UserVo register(String telephone, String password) {
        long startTimestamp = System.currentTimeMillis();
        UserVo userVo = userController.register(telephone, password);
        long endTimeStamp = System.currentTimeMillis();
        long responseTime = endTimeStamp - startTimestamp;
        RequestInfo requestInfo = new RequestInfo("register", responseTime, startTimestamp);
        metricsCollector.recordRequest(requestInfo);
        return userVo;
    }
}
//UserControllerProxy使用举例
//因为原始类和代理类实现相同的接口，是基于接口而非实现编程
//将UserController类对象替换为UserControllerProxy类对象，不需要改动太多代码
IUserController userController = new UserControllerProxy(new UserController())

参照基于接口而非实现编程的设计思想，将原始类对象替换为代理类对象的时候，为了让代码改动尽量少，在刚刚的代理模式的代码实现中，代理类和原始类需要实现相同的接口。但是，如果原始类并没有定义接口，并且原始类代码并不是我们开发维护的（比如它来自一个第三方的类库），我们也没办法直接修改原始类，给它重新定义一个接口。在这种情况下，我们该如何实现代理模式呢？

对于这种外部类的扩展，我们一般都是采用继承的方式。这里也不例外。我们让代理类继承原始类，然后扩展附加功能。原理很简单，不需要过多解释，你直接看代码就能明白。具体代码如下所示：

public class UserControllerProxy extends UserController {
    private MetricsCollector metricsCollector;
    public UserControllerProxy() {
        this.metricsCollector = new MetricsCollector();
    }
    public UserVo login(String telephone, String password) {
        long startTimestamp = System.currentTimeMillis();
        UserVo userVo = super.login(telephone, password);
        long endTimeStamp = System.currentTimeMillis();
        long responseTime = endTimeStamp - startTimestamp;
        RequestInfo requestInfo = new RequestInfo("login", responseTime, startTimestamp);
        metricsCollector.recordRequest(requestInfo);
        return userVo;
    }
    public UserVo register(String telephone, String password) {
        long startTimestamp = System.currentTimeMillis();
        UserVo userVo = super.register(telephone, password);
        long endTimeStamp = System.currentTimeMillis();
        long responseTime = endTimeStamp - startTimestamp;
        RequestInfo requestInfo = new RequestInfo("register", responseTime, startTimestamp);
        metricsCollector.recordRequest(requestInfo);
        return userVo;
    }   
}
//UserControllerProxy使用举例
UserController userController = new UserControllerProxy();

动态代理

不过，刚刚的代码实现还是有点问题。一方面，我们需要在代理类中，将原始类中的所有的方法，都重新实现一遍，并且为每个方法都附加相似的代码逻辑。另一方面，如果要添加的附加功能的类有不止一个，我们需要针对每个类都创建一个代理类。

我们可以使用动态代理来解决这个问题。所谓动态代理（Dynamic Proxy），就是我们不事先为每个原始类编写代理类，而是在运行的时候，动态地创建原始类对应的代理类，然后在系统中用代理类替换掉原始类

具有动态特性的语言可以实现这个功能，比如 OC、Java 的反射。

public class MetricsCollectorProxy {
    private MetricsCollector metricsCollector;
    public MetricsCollectorProxy() {
        this.metricsCollector = new MetricsCollector();
    }
    public Object createProxy(Object proxiedObject) {
        Class<?>[] interfaces = proxiedObject.getClass().getInterfaces();
        DynamicProxyHandler handler = new DynamicProxyHandler(proxiedObject);
        return Proxy.newProxyInstance(proxiedObject.getClass().getClassLoader(), in
    }
    private class DynamicProxyHandler implements InvocationHandler {
        private Object proxiedObject;
        public DynamicProxyHandler(Object proxiedObject) {
            this.proxiedObject = proxiedObject;
        }
        @Override
        public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) {
            long startTimestamp = System.currentTimeMillis();
            Object result = method.invoke(proxiedObject, args);
            long endTimeStamp = System.currentTimeMillis();
            long responseTime = endTimeStamp - startTimestamp;
            String apiName = proxiedObject.getClass().getName() + ":" + method.getName;
            RequestInfo requestInfo = new RequestInfo(apiName, responseTime, startTimestamp);
            metricsCollector.recordRequest(requestInfo);
            return result;
        }
    }
}
//MetricsCollectorProxy使用举例
MetricsCollectorProxy proxy = new MetricsCollectorProxy();
IUserController userController = (IUserController) proxy.createProxy(new UserController)

实际上，Spring AOP 底层的实现原理就是基于动态代理。用户配置好需要给哪些类创建代理，并定义好在执行原始类的业务代码前后执行哪些附加功能。Spring 为这些类创建动态代理对象，并在 JVM 中替代原始类对象。原本在代码中执行的原始类的方法，被换作执行代理类的方法，也就实现了给原始类添加附加功能的目的。

总结

代理模式的原理与实现

在不改变原始类（或叫被代理类）的情况下，通过引入代理类来给原始类附加功能。一般情况下，我们让代理类和原始类实现同样的接口。但是，如果原始类并没有定义接口，并且原始类代码并不是我们开发维护的。在这种情况下，我们可以通过让代理类继承原始类的方法来实现代理模式

动态代理的原理与实现

静态代理需要针对每个类都创建一个代理类，并且每个代理类中的代码都有点像模板式的“重复”代码，增加了维护成本和开发成本。对于静态代理存在的问题，我们可以通过动态代理来解决。我们不事先为每个原始类编写代理类，而是在运行的时候动态地创建原始类对应的代理类，然后在系统中用代理类替换掉原始类。

代理模式的应用场景

代理模式常用在业务系统中开发一些非功能性需求，比如：监控、统计、鉴权、限流、事务、幂等、日志。我们将这些附加功能与业务功能解耦，放到代理类统一处理，让程序员只需要关注业务方面的开发。除此之外，代理模式还可以用在 RPC、缓存等应用场景中

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