Java 中的代理模式：使用智能代理增强安全性和控制

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也称为

代理

代理设计模式的意图

Java 中的代理模式提供了一个代理或占位符，可以有效地控制对对象的访问，从而增强安全性并管理资源。

代理模式的详细解释及真实世界示例

真实世界示例

在真实世界的场景中，考虑一个封闭社区的保安。保安充当居民的代理。当访客到达时，保安会检查访客的凭证和权限，然后再允许他们进入社区。如果访客被授权，保安会授予进入权限；如果不是，则拒绝进入。这确保只有授权人员才能访问社区，就像代理设计模式控制对特定对象的访问一样。

通俗地说

利用 Java 代理模式，一个类封装了另一个类的功能，简化了访问控制和操作效率。

维基百科说

代理，在其最一般的形式中，是一个充当其他事物的接口的类。代理是一个包装器或代理对象，它被客户端调用以访问幕后的实际服务对象。代理的使用可以简单地转发到实际对象，也可以提供额外的逻辑。在代理中，可以提供额外的功能，例如，当对实际对象的运算资源密集时进行缓存，或者在调用实际对象的运算之前检查先决条件。

Java 中代理模式的编程示例

想象一座塔，当地的巫师在那里学习他们的咒语。这座象牙塔只能通过一个代理进入，该代理确保只有前三个巫师可以进入。这里代理代表了塔的功能，并为其添加了访问控制。

首先，我们有WizardTower接口和IvoryTower类。

public interface WizardTower {
  void enter(Wizard wizard);
}

@Slf4j
public class IvoryTower implements WizardTower {
  public void enter(Wizard wizard) {
    LOGGER.info("{} enters the tower.", wizard);
  }
}

然后是一个简单的Wizard类。

public class Wizard {

  private final String name;

  public Wizard(String name) {
    this.name = name;
  }

  @Override
  public String toString() {
    return name;
  }
}

然后我们有WizardTowerProxy来为WizardTower添加访问控制。

@Slf4j
public class WizardTowerProxy implements WizardTower {

  private static final int NUM_WIZARDS_ALLOWED = 3;
  private int numWizards;
  private final WizardTower tower;

  public WizardTowerProxy(WizardTower tower) {
    this.tower = tower;
  }

  @Override
  public void enter(Wizard wizard) {
    if (numWizards < NUM_WIZARDS_ALLOWED) {
      tower.enter(wizard);
      numWizards++;
    } else {
      LOGGER.info("{} is not allowed to enter!", wizard);
    }
  }
}

这是进入塔楼的场景。

  public static void main(String[] args) {

    var proxy = new WizardTowerProxy(new IvoryTower());
    proxy.enter(new Wizard("Red wizard"));
    proxy.enter(new Wizard("White wizard"));
    proxy.enter(new Wizard("Black wizard"));
    proxy.enter(new Wizard("Green wizard"));
    proxy.enter(new Wizard("Brown wizard"));
}

程序输出

08:42:06.183 [main] INFO com.iluwatar.proxy.IvoryTower -- Red wizard enters the tower.
08:42:06.186 [main] INFO com.iluwatar.proxy.IvoryTower -- White wizard enters the tower.
08:42:06.186 [main] INFO com.iluwatar.proxy.IvoryTower -- Black wizard enters the tower.
08:42:06.186 [main] INFO com.iluwatar.proxy.WizardTowerProxy -- Green wizard is not allowed to enter!
08:42:06.186 [main] INFO com.iluwatar.proxy.WizardTowerProxy -- Brown wizard is not allowed to enter!

何时在 Java 中使用代理模式

每当需要对对象的更通用或更复杂的引用（而不是简单的指针）时，代理都是适用的。以下是代理模式适用的几种常见情况。通常，代理模式用于

控制对另一个对象的访问
延迟初始化
实现日志记录
促进网络连接
计算对对象的引用次数
为位于不同地址空间中的对象提供本地表示。

Java 中代理模式的真实世界应用

虚拟代理：在需要大量资源（如大型图像或复杂计算）的应用程序中，虚拟代理可用于仅在需要时实例化对象。
远程代理：用于远程方法调用 (RMI) 中以管理与远程对象的交互。
保护代理：控制对原始对象的访问以确保适当的授权。
java.lang.reflect.Proxy
Apache Commons Proxy
模拟框架 Mockito、Powermock、EasyMock
UIAppearance

代理模式的优点和权衡

优点

受控访问：代理控制对实际对象的访问，允许进行检查、日志记录或其他操作。
延迟初始化：代理可以延迟资源密集型对象的创建和初始化，直到需要时才进行。
远程代理处理：通过处理网络通信来简化与远程对象的交互。

权衡

开销：添加代理会引入额外的层，这可能会增加开销。
复杂性：通过添加更多类来增加系统的复杂性。

适配器：适配器模式改变现有对象的接口，而代理提供与原始对象相同的接口。
大使：大使类似于代理，因为它充当中间人，尤其是在远程通信中，增强了访问控制和监控。
装饰器：装饰器模式和代理模式都提供了一定程度的间接性，但装饰器模式动态地为对象添加职责，而代理模式则控制访问。
外观：外观为复杂的子系统提供了一个简化的接口，而代理则控制对特定对象的访问。