Java代理模式：深入浅出与实战应用

代理模式（Proxy Pattern）是Java设计模式中的一种结构型模式，它为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。通过代理对象，我们可以在不改变原始对象的情况下，增强其功能或控制其访问权限。本文将详细介绍Java代理模式的概念、实现方式以及在实际项目中的应用。

代理模式的基本概念

代理模式的核心思想是通过引入一个代理对象来间接访问目标对象。代理对象可以对目标对象的访问进行控制、增强或修改。代理模式主要有以下几种类型：

静态代理：代理类在编译期就已经存在，代理类和目标类实现相同的接口，代理类持有目标对象的引用，并在其方法中调用目标对象的方法。
动态代理：代理类在运行时动态生成，Java中主要通过java.lang.reflect.Proxy类和InvocationHandler接口来实现。

静态代理的实现

静态代理的实现相对简单，以一个简单的例子来说明：

// 定义接口
interface Image {
    void display();
}

// 目标对象
class RealImage implements Image {
    private String fileName;

    public RealImage(String fileName){
        this.fileName = fileName;
        loadFromDisk(fileName);
    }

    private void loadFromDisk(String fileName){
        System.out.println("Loading " + fileName);
    }

    public void display() {
        System.out.println("Displaying " + fileName);
    }
}

// 代理对象
class ProxyImage implements Image {
    private RealImage realImage;
    private String fileName;

    public ProxyImage(String fileName){
        this.fileName = fileName;
    }

    public void display() {
        if(realImage == null){
            realImage = new RealImage(fileName);
        }
        realImage.display();
    }
}

// 客户端
public class ProxyPatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Image image = new ProxyImage("test_10mb.jpg");
        image.display(); // 第一次加载图片
        image.display(); // 第二次直接显示，不再加载
    }
}

在这个例子中，ProxyImage代理了RealImage，实现了延迟加载的功能。

动态代理的实现

动态代理的优势在于可以动态地创建代理类，减少了代码的冗余。以下是使用Java内置的动态代理的一个简单示例：

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;

interface Subject {
    void request();
}

class RealSubject implements Subject {
    public void request() {
        System.out.println("RealSubject: Handling request.");
    }
}

class DynamicProxyHandler implements InvocationHandler {
    private Object proxied;

    public DynamicProxyHandler(Object proxied) {
        this.proxied = proxied;
    }

    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        System.out.println("Before method execution");
        Object result = method.invoke(proxied, args);
        System.out.println("After method execution");
        return result;
    }
}

public class DynamicProxyDemo {
    public static void main(String[] args) {
        RealSubject real = new RealSubject();
        Subject proxy = (Subject) Proxy.newProxyInstance(
                Subject.class.getClassLoader(),
                new Class[]{Subject.class},
                new DynamicProxyHandler(real));
        proxy.request();
    }
}

代理模式的应用场景

远程代理：为一个对象在不同的地址空间提供局部代表，这样可以隐藏一个对象存在于不同地址空间的事实。
虚拟代理：根据需要创建开销很大的对象，通过它来存储实例化需要很长时间的真实对象。
保护代理：控制对原始对象的访问，用于对象应该有不同的访问权限时。
智能引用：取代了简单的指针，它在访问对象时执行一些附加操作，如引用计数、检查对象是否已被锁定等。

总结

Java代理模式通过引入代理对象来增强或控制对目标对象的访问，提供了灵活的设计方案。在实际应用中，代理模式可以用于日志记录、权限控制、延迟加载等多种场景。无论是静态代理还是动态代理，都能有效地解耦客户端与目标对象，提高系统的可维护性和扩展性。希望本文能帮助大家更好地理解和应用Java代理模式。