Java設計模式之代理模式（Proxy模式）介紹
- 高洛峰原創
- 2017-03-18 11:55:111225瀏覽
理解並使用設計模式，能夠培養我們良好的物件導向程式設計習慣，同時在實際應用中，可以如魚得水，享受游刃有餘的樂趣。
Proxy是比較有用途的一種模式，而且變種較多，應用場合覆蓋從小結構到整個系統的大結構，Proxy是代理的意思，我們也許有代理伺服器等概念，代理概念可以解釋為：在出發點到目的地之間有一道中間層，意為代理。
設計模式中定義：為其他物件提供一種代理以控制對這個物件的存取。
為什麼要使用代理模式
1.授權機制不同級別的用戶對同一對象擁有不同的訪問權利，如Jive論壇系統中，就使用Proxy進行授權機制控制，訪問論壇有兩種人：註冊用戶和遊客(未註冊用戶)，Jive中就透過類似ForumProxy這樣的代理來控制這兩種用戶對論壇的存取權限。
2.某個客戶端不能直接操作到某個對象，但又必須和那個對像有所互動。
舉例兩個具體情況：
1.如果那個物件是一個是很大的圖片，需要花費很長時間才能顯示出來，那麼當這個圖片包含在文檔中時，使用編輯器或瀏覽器打開這個文檔，開啟文檔必須迅速，不能等待大圖片處理完成，這時需要做個圖片Proxy來取代真正的圖片。
2.如果那個物件在Internet的某個遠端伺服器上，直接操作這個物件因為網路速度原因可能比較慢，那我們可以先用Proxy來取代那個物件。
總之原則是，對於開銷很大的對象，只有在使用它時才創建，這個原則可以為我們節省很多寶貴的Java內存。所以，有些人認為Java耗費資源內存，我以為這和程式編制思路也有一定的關係。
如何使用代理模式
以Jive論壇系統為例，存取論壇系統的使用者有多種類型：註冊普通使用者、論壇管理者、系統管理者、遊客。註冊普通使用者才能發言，論壇管理者可以管理他被授權的論壇，系統管理者可以管理所有事務等，這些權限劃分和管理是使用Proxy完成的。
Forum是Jive的核心接口，在Forum中陳列了有關論壇操作的主要行為，如論壇名稱，論壇描述的獲取和修改，帖子發表刪除編輯等。
在ForumPermissions中定義了各種等級權限的使用者：
public class ForumPermissions implements Cacheable {
/**
* Permission to read object.
*/
public static final int READ = 0;
/**
* Permission to administer the entire sytem.
*/
public static final int SYSTEM_ADMIN = 1;
/**
* Permission to administer a particular forum.
*/
public static final int FORUM_ADMIN = 2;
/**
* Permission to administer a particular user.
*/
public static final int USER_ADMIN = 3;
/**
* Permission to administer a particular group.
*/
public static final int GROUP_ADMIN = 4;
/**
* Permission to moderate threads.
*/
public static final int MODERATE_THREADS = 5;
/**
* Permission to create a new thread.
*/
public static final int CREATE_THREAD = 6;
/**
* Permission to create a new message.
*/
public static final int CREATE_MESSAGE = 7;
/**
* Permission to moderate messages.
*/
public static final int MODERATE_MESSAGES = 8;
.....
public boolean isSystemOrForumAdmin() {
return (values[FORUM_ADMIN] || values[SYSTEM_ADMIN]);
}
.....
}
因此，Forum中各種操作權限是和ForumPermissions定義的使用者層級有關係的，作為介面Forum的實作：ForumProxy正是將這種對應關係聯繫起來。例如，修改Forum的名稱，只有論壇管理者或系統管理者可以修改，程式碼如下：
public class ForumProxy implements Forum {
private ForumPermissions permissions;
private Forum forum;
this.authorization = authorization;
public ForumProxy(Forum forum, Authorization authorization,
ForumPermissions permissions){
this.forum = forum;
this.authorization = authorization;
this.permissions = permissions;
}
.....
public void setName(String name) throws UnauthorizedException,
ForumAlreadyExistsException{
//只有是系统或论坛管理者才可以修改名称
if (permissions.isSystemOrForumAdmin()) {
forum.setName(name);
}
else {
throw new UnauthorizedException();
}
}
...
}
而DbForum才是介面Forum的真正實現，以修改論壇名稱為例：
public class DbForum implements Forum, Cacheable {
...
public void setName(String name) throws ForumAlreadyExistsException {
....
this.name = name;
//这里真正将新名称保存到数据库中
saveToDb();
....
}
...
}
凡是涉及到對論壇名稱修改這一事件，其他程式都必須先和ForumProxy打交道，由ForumProxy決定是否有權限做某一樣事情，ForumProxy是個名副其實的"網關"，"安全代理系統"。
在平時應用中，無可避免總要涉及到系統的授權或安全體系，不管你有無意識的使用Proxy，實際你已經在使用Proxy了。
我們繼續結合Jive談入深一點，下面要涉及到工廠模式了。
我們已經知道，使用Forum需要透過ForumProxy，Jive中建立一個Forum是使用Factory模式，有一個總的抽象類別ForumFactory，在這個抽象類別中，呼叫ForumFactory是透過getInstance()方法來實現，這裡使用了Singleton (也是設計模式之一)，getInstance()回傳的是ForumFactoryProxy。
為什麼不返回ForumFactory，而返回ForumFactory的實作ForumFactoryProxy？原因是明顯的，需要透過代理程式確定是否有權限建立forum。
在ForumFactoryProxy我們看到程式碼如下：
public class ForumFactoryProxy extends ForumFactory {
protected ForumFactory factory;
protected Authorization authorization;
protected ForumPermissions permissions;
public ForumFactoryProxy(Authorization authorization, ForumFactory factory,ForumPermissions permissions){
this.factory = factory;
this.authorization = authorization;
this.permissions = permissions;
}
public Forum createForum(String name, String description)
throws UnauthorizedException, ForumAlreadyExistsException{
//只有系统管理者才可以创建forum
if (permissions.get(ForumPermissions.SYSTEM_ADMIN)) {
Forum newForum = factory.createForum(name, description);
return new ForumProxy(newForum, authorization, permissions);
}
else {
throw new UnauthorizedException();
}
}
}
方法createForum回傳的也是ForumProxy，Proxy像一道牆，其他程式只能和Proxy互動操作。
注意到這裡有兩個Proxy：ForumProxy和ForumFactoryProxy。代表兩個不同的職責：使用Forum和創造Forum。至於為什麼將使用物件和建立物件分開，這也是為什麼使用Factory模式的原因所在：是為了"封裝" "分派"。換句話說，盡可能功能單一化，方便維護修改。
Jive論壇系統中其他如帖子的創建和使用，都是按照Forum這個思路而來的。
以上我們討論瞭如何使用Proxy進行授權機制的訪問，Proxy還可以對用戶隱藏另外一種稱為copy-on-write的優化方式。拷貝一個龐大而複雜的物件是一個開銷很大的操作，如果拷貝過程中，沒有對原來的物件有所修改，那麼這樣的拷貝開銷就沒有必要。用代理延遲這一拷貝過程。
比如：我们有一个很大的Collection，具体如hashtable，有很多客户端会并发同时访问它。其中一个特别的客户端要进行连续的数据获取，此时要求其他客户端不能再向hashtable中增加或删除 东东。
最直接的解决方案是：使用collection的lock，让这特别的客户端获得这个lock,进行连续的数据获取，然后再释放lock。
public void foFetches(Hashtable ht){
synchronized(ht){
//具体的连续数据获取动作..
}
}
但是这一办法可能锁住Collection会很长时间，这段时间，其他客户端就不能访问该Collection了。
第二个解决方案是clone这个Collection，然后让连续的数据获取针对clone出来的那个Collection操作。这个方案前提是，这个Collection是可clone的，而且必须有提供深度clone的方法。Hashtable就提供了对自己的clone方法，但不是Key和value对象的clone。
public void foFetches(Hashtable ht){
Hashttable newht=(Hashtable)ht.clone();
}
问题又来了，由于是针对clone出来的对象操作，如果原来的母体被其他客户端操作修改了，那么对clone出来的对象操作就没有意义了。
最后解决方案：我们可以等其他客户端修改完成后再进行clone，也就是说，这个特别的客户端先通过调用一个叫clone的方法来进行一系列数据获取操作。但实际上没有真正的进行对象拷贝，直至有其他客户端修改了这个对象Collection。
使用Proxy实现这个方案，这就是copy-on-write操作。
Proxy应用范围很广，现在流行的分布计算方式RMI和Corba等都是Proxy模式的应用。
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