设计模式实践-代理模式

什么是代理模式？什么时候用？

代理模式，也称为委托模式。代理模式可为其他对象提供一种代理的方式，控制被代理对象的访问。代理模式可以屏蔽繁杂的内部实现，替换内部实现时，外部无需改动。代理模式又分为静态代理和动态代理。

怎么实现静态代理模式？

使用代理模式，一般会以下类：

  1. Subject，主题接口，定义Api。

  2. RealSubject，真实主题实现，实现了Subject接口，也是被代理的对象。

  3. ProxySubject，代理对象，也实现了Subject接口，持有真实主题的实现。在构造方法或提供set方法注入RealSubject。复写在对应需要代理的方法，在调用RealSubject同样方法的前后做代理增强或拦截。

静态代理，数据库表操作处理事务

例如在数据库User表中插入一个User数据，都会在开始前开始事务，结束时提交事务。而如果数据库操作每个数据库操作都写一遍事务处理，便有很多冗余代码。那么代理模式可以怎么解决呢？

实现步骤

  1. User实体类，User。

  2. Dao接口，定义数据库操作Api。

  3. DaoImpl，Dao接口实现类，内部进行Api实现。

  4. DaoTransactionProxy，Dao接口代理对象，也实现了Dao接口。持有DaoImpl实例。

具体伪代码

  1. User实体类。
public class User implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = -5645207145201169067L;

    private String name;
    private int age;

    public User(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    
    //...省略get、set方法

    @Override
    public String toString() {
        return "User{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}
  1. Dao接口，定义addUser()，插入一条用户信息。
public interface IUserDao {
    /**
     * 插入一条用户信息
     */
    void addUser(User user);
}
  1. UserDaoImpl，实现addUser()的插入方法。
public class UserDaoImpl implements IUserDao {
    private ArrayList<User> mUserList;

    public UserDaoImpl() {
        mUserList = new ArrayList<>();
    }

    @Override
    public void addUser(User user) {
        mUserList.add(user);
        System.out.println("成功插入了一条数据：" + user);
    }
}
  1. DaoTransactionProxy，构造方法传入被代理对象。在addUser()方法中，对被代理对象的addUser()进行增强。甚至可以退换。
public class DaoTransactionProxy implements IUserDao {
    private IUserDao realDao;

    public DaoTransactionProxy(IUserDao realDao) {
        this.realDao = realDao;
    }

    @Override
    public void addUser(User user) {
        System.out.println("---------- <静态代理>开启事务 ----------");
        try {
            realDao.addUser(user);
        } finally {
            System.out.println("---------- <静态代理>提交事务 ----------");
        }
    }
}
  1. 使用和执行结果
public static void main(String[] args) {
    User user = new User("Wally", 20);
    //静态代理
    staticProxyUserDao(user);
}

/**
 * 静态代理
 */
private static void staticProxyUserDao(User user) {
    IUserDao dao = new UserDaoImpl();
    DaoTransactionProxy daoProxy = new DaoTransactionProxy(dao);
    daoProxy.addUser(user);
}

//输出
---------- <静态代理>开启事务 ----------
成功插入了一条数据：User{name='Wally', age=20}
---------- <静态代理>提交事务 ----------

使用动态代理改造

在上面的数据库表事务静态代理例子中，我们使用了静态代理方式进行代理，那么动态代理是怎样的呢？

此处的动态代理指的是JDK的动态代理，它只能代理接口。它涉及的部分有：

  1. Proxy类，JDK的动态代理使用的是该Proxy类中的方法。

  2. newProxyInstance()方法，在Proxy类中，使用该方法给接口生成一个代理类。

public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,
                                      Class<?>[] interfaces,
                                      InvocationHandler h)
    throws IllegalArgumentException
{

  • newProxyInstance()方法解析

    1. 参数一：ClassLoader，为被代理类的ClassLoader，我们用被代理对象，调用getClassLoader()即可。
    2. 参数二：Class<?>[] interfaces，被代理类上实现的接口，同样被代理对象上有getInterfaces()方法，调用获取即可。
    3. 参数三：InvocationHandler，调用处理接口，可以理解为，被代理对象的方法被调用时会回调，（就是一个接口回调）我们在这个回调里去进行我们的代理增强即可。

  • InvocationHandler接口，只有一个invoke()方法需要我们实现。

public interface InvocationHandler {
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
        throws Throwable;
}

  • invoke()方法解析

    1. 参数一：Object proxy，为代理类实例。
    2. 参数二：Method method，调用的方法信息，都保存在这个Method对象。
    3. 参数三：Object[] args，调用方法的参数。
    4. 返回值：Object，如果代理的方法有返回值则不为null，否则为null。

  • 拦截和放行

前面说过我们的代理可以增强或者拦截，那么静态代理中怎么进行增强和拦截呢？

  • method对象保存了调用的方法信息，而method对象中有invoke方法，调用invoke方法，传入我们的被代理类引用和方法参数，这样就是放行被代理类的代用操作。

  • 那么拦截呢？就是不调用invoke方法，就为拦截。是不是很简单呢。

具体代码

public static void main(String[] args) {
    //动态代理
    dynamicProxyUserDao(user);
}

/**
 * 动态代理
 */
private static void dynamicProxyUserDao(User user) {
    IUserDao dao = new UserDaoImpl();
    Class<? extends IUserDao> clazz = dao.getClass();
    IUserDao proxyDao = (IUserDao) Proxy.newProxyInstance(clazz.getClassLoader(), clazz.getInterfaces(), new InvocationHandler() {
        @Override
        public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
            if (method.getName().equals("addUser")) {
                System.out.println("---------- <动态代理>开启事务 ----------");
                Object result;
                try {
                    result = method.invoke(dao, args);
                } finally {
                    System.out.println("---------- <动态代理>提交事务 ----------");
                }
                return result;
            }
            return null;
        }
    });
    //调用代理插入数据
    proxyDao.addUser(user);
}

---------- <动态代理>开启事务 ----------
成功插入了一条数据：User{name='Wally', age=20}
---------- <动态代理>提交事务 ----------

代理模式实践，直播间多引擎松耦合

这次开发中，使用了即构直播SDK来做直播，为了好拓展（双引擎）和好替换，采用代理模式和接口形式解耦。上面说到代理模式可以隐藏实现，对外提供统一的接口Api，那么刚好满足我们的需求。

涉及的类

  1. IAudioRoomEngine，直播引擎接口，定义登录、登出房间、开、关推流等Api。

  2. AudioRoomEngineImplByZego，直播引擎具体实现。

  3. IRoomIMEngine，直播聊天引擎接口，定义发送消息、接收消息等Api。

  4. RoomIMEngineImplByTim，直播聊天引擎具体实现。

  5. RoomEngineDelegate，引擎代理，实现了IAudioRoomEngine和IRoomIMEngine接口，是引擎对外的代理。

实现步骤

  1. 定义直播引擎接口，IAudioRoomEngine，IM引擎接口，IRoomIMEngine。
//直播引擎接口
public interface IAudioRoomEngine {
    //...省略其他Api
    
     /**
     * 登录房间
     */
    Observable<Boolean> loginRoom(ILoginRoomOptions joinRoomOptions);
    
    /**
     * 发布直播推流
     */
    Observable<Boolean> startPublish();

    //...省略其他Api
}

//IM引擎接口
public interface IRoomIMEngine {
    /**
     * 登录
     */
    Observable<IMResultModel> login(String id, String sign);
    
    /**
     * 发送消息
     */
    Observable<ImMessageInfo> sendNormal(boolean group, String conversationId, IMSendUserModel sendUser, IIMBaseModel msg);
}
  1. 定义直播引擎和IM引擎具体实现类
//直播引擎实现
public class AudioRoomEngineImplByZego implements IAudioRoomEngine {
    @Override
    public Observable<Boolean> loginRoom(ILoginRoomOptions joinRoomOptions) {
        //...登录直播间
    }
    
    @Override
    public Observable<Boolean> startPublish() {
        //...开推流
    }
}

//IM引擎实现
public class RoomIMEngineImplByTim implements IRoomIMEngine {
    @Override
    public Observable<IMResultModel> login(String id, String sign) {
        //...登录聊天室
    }
    
    @Override
    public Observable<ImMessageInfo> sendNormal(boolean group, String conversationId, IMSendUserModel sendUser, IIMBaseModel msg) {
        //...发送消息
    }
}
  1. 代理类，实现直播引擎、IM引擎接口。代理Api接口，可以做参数校验，方法增强等。
public class RoomEngineDelegate implements IAudioRoomEngine, IRoomIMEngine {
    private IAudioRoomEngine mAudioRoomEngineImpl;
    private IRoomIMEngine mRoomIMEngineImpl;

    public AudioRoomEngineDelegate() {
        //创建被代理类，直播引擎和IM引擎
        mAudioRoomEngineImpl = new AudioRoomEngineImplByZego();
        mRoomIMEngineImpl = new RoomIMEngineImplByTim();
    }
    
    //检查直播引擎
    private void checkAudioRoomEngine(IAudioRoomEngine impl) {
        ObjectUtil.requireNonNull(impl, "AudioRoomEngine实现为null，请确保初始化时传入实现或调用相应的attach系列方法");
    }
    
    /**
     * 检查IM引擎
     */
    private void checkRoomIMEngine(IRoomIMEngine impl) {
        ObjectUtil.requireNonNull(impl, "RoomIMEngine实现为null，请确保初始化时传入实现或调用相应的attach系列方法");
    }

    @Override
    public Observable<Boolean> loginRoom(ILoginRoomOptions joinRoomOptions) {
        checkAudioRoomEngine(mAudioRoomEngineImpl);
        return mAudioRoomEngineImpl.loginRoom(joinRoomOptions);
    }
    
    @Override
    public Observable<Boolean> startPublish() {
        checkAudioRoomEngine(mAudioRoomEngineImpl);
        return mAudioRoomEngineImpl.startPublish();
    }
    
    @Override
    public Observable<IMResultModel> login(String id, String sign) {
        checkRoomIMEngine(mRoomIMEngine);
        return mRoomIMEngine.login(id, sign);
    }
    
    @Override
    public Observable<ImMessageInfo> sendNormal(boolean group, String conversationId, IMSendUserModel sendUser, IIMBaseModel msg) {
        checkRoomIMEngine(mRoomIMEngine);
        return mRoomIMEngine.sendNormal(group, conversationId, sendUser, msg);
    }
}

总结

  • 代理模式优点：可以屏蔽繁杂的内部逻辑，输出清晰的Api，并且可以在前后增强原始实现或拦截原始实现。

  • 代理模式缺点：设计模式通病，会增加子类数量。

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