代理模式、动态代理和面向方面

 

 代理的意思很好理解，它借鉴了我们日常所用的代理的意思：就是本来该自己亲自去做的某件事，由于某种原因不能直接做，而只能请人代替你做，这个被你请来做事的人就是代理。比如过春节要回家，由于你要上班，没时间去买票，就得票务中介代你购买，这就是一种代理模式。这个情景可以形象的描述如下：

class：火车站

{

        卖票：

       {……}

}

    火车站是卖票的地方，我们假设只能在火车站买到票。卖票的动作实质是火车站类完成的。

Class：票务中介

{

        卖票：

        {

               收中介费；

              火车站.卖票；

}

}

    顾客找票务中介买票的时候，调用票务中介.卖票。票务中介其实做了两件事，一是去火车站买票，二是不能白帮你卖票，肯定要收中介费。而你得到的好处是不用直接去火车站买票，节省了买票的时间用来上班。

    以上我们简单模拟了代理模式的情景和为什么要使用代理模式，下面我们以一个例子来具体分析一下JAVA中的代理模式。

    假设有一个信息管理系统，用些用户有浏览信息的权限，有些用户有浏览、添加和修改信息的权限，还有些用户有除了上述的权限，还有删除信息的权限，那么我们最容易想到的做法如下：

public class ViewAction

{

        //由userId计算权限

        ……

        String permission = ……;

       if(permission.equals(Constants.VIEW))

        {

               System.out.println(“You could view the information……”);

               ……

}

}

    其他的动作都和浏览信息的动作差不多。我们来看这样的类，很容易看出它的一些缺点来：第一、它把权限计算和动作执行都放在一个类里，两者的功能相互混在一起，容易造成思路的混乱，而且修改维护和测试都不好；一句话来说，它不满足单一职责原则。第二是客户调用的时候依赖具体的类，造成扩展和运行期内的调用的困难，不满足依赖颠倒原则。

    既然有这么多的问题，我们有必要对该类进行重新设计。其实大家早已想到，这个类应该使用代理模式。是啊，和我们买火车票的动作一样，动作类不能直接执行那个动作，而是要先检查权限，然后才能执行；先检查权限，后执行的那各类其实就是一个代理类，修改后的代码如下：

public interface Action

{

        public void doAction();

}

   首先是设计一个接口，用来满足依赖颠倒原则。

Public class ViewAction implements Action

{

        public void doAction()

        {

               //做View的动作

               System.out.println(“You could view the information……”);

               ……

}

}

    这个类跟火车站一样，是动作的真实执行者。

Public class ProxyViewAction implements Action

{

        private Action action = new ViewAction();

        public void doAction()

        {

               //调用权限类的方法取得用户权限

               if(Permission.getPermission(userId).equals(Constants.VIEW))

               {

                      action.doAction();

}

}

}

    这是代理类，很容易理解。在我们的ProxyViewAction类中，除了做了客户真正想要做的动作：doAction()以外，还进行了额外的动作检查用户的权限。而作核心动作doAction()是在一个干干净净的类：ViewAction中进行，这个类只做核心动作，对其他的不关心，满足了单一职责原则。

    客户端通过调用代理类来执行动作，而代理类一是将权限判断和动作的执行分离开来，满足了单一职责原则；二是实现了一个接口，从而满足了依赖颠倒原则。比第一个思路好了很多。

    代理又被称为委派，说的是代理类并不真正的执行那个核心动作，而是委派给另外一个类去执行，如ProxyView类中，ProxyView类并没有真正执行doAction()方法，而是交给ViewAction类去执行。

    我们再来看代理类ProxyViewAction，可以看到它不仅依赖于接口Action，而且依赖于具体的实现ViewAction。这样对我们的系统扩展很不利，比如我们有Add动作、Delete动作、Modify动作等等，我们需要对每一个动作都写一个代理类，而这些代理类都做同样的事情，先进行权限判断，然后再委派。所以我们需要对这些代理再进行一次抽象，让它只依赖接口Action，而不依赖于具体的实现。

    要实现这样的想法，我们需要将代理类中的具体实现提走，让代理的使用者在运行期提供具体的实现类，即所谓的依赖注入，如下：

Public class ProxyAction implements Action

{

        private Action action;

        public ProxyAction(Action action)

        {

               this.action = action;

}

        public void doAction()

        {

               //调用权限类的方法取得用户权限

               if(Permission.getPermission(userId).equals(action.getClass().getName()))

               {

                      action.doAction();

}

}

}

    这样，我们就将所有实现了Action接口的实现使用一个代理类来代理它们。除了ViewAction类能用，以后扩展的AddAction、       ModifyAction、DeleteAction类等等，都可以使用一个代理类：ProxyAction。

    而我们的客户端类似如下：

Action action = ProxyAction(new ViewAction);

Action.doAction();

    通过对代理类的依赖注入，我们使得代理类初步有了一定扩展性。但是我们还要看到，这个代理类依赖于某一个确定的接口。这仍然不能满足我们的实际要求，如我们的系统的权限控制一般是整个系统级的，这样系统级的权限控制，我们很难在整个系统里抽象出一个统一的接口，可能会有多个接口，按照上面的代理模式，我们需要对每一个接口写一个代理类，同样，这些类的功能都是一样的。这显然不是一个好地解决办法。

    基于上面的原因，我们需要解决一个系统在没有统一的接口的情况下，对一些零散的对象的某一些动作使用代理模式的问题。JAVA API为我们引入了动态代理或动态委派的技术。

    动态代理的核心是InvocationHandler接口，要使用动态代理就必须实现该接口。这个接口的委派任务是在invoke(Object proxy, Method m, Object[] args)方法里面实现的：

//在调用核心功能之前作一些动作

……

//调用核心功能

m.invoke(obj, args);

//在调用核心功能以后做一些动作

……

    我们可以看到动态代理其实用的是反射机制来调用核心功能的：m.invoke(obj, args);正是这种反射机制的使用使得我们调用核心功能更加灵活，而不用依赖于某一个具体的接口，而是依赖于Object对象。

    下面我们来具体看看动态代理或动态委派如何使用：

public class ProxyAction implements InvocationHandler {

private Object action;

public ProxyAction(Object action)

{

       this.action = action;

}

public static Object getInstance(Object action)

{

        return Proxy.newProxyInstance(action.getClass().getClassLoader(),

action.getClass().getInterfaces(),new ProxyAction(action));

}

 

public Object invoke(Object proxy, Method m, Object[] args)

               throws Throwable {

       

        Object result;

 

       try {

                      //在委派之前作动作，如权限判断等

           System.out.println("before method " + m.getName());

                      //进行委派

           result = m.invoke(action, args);

 

       } catch (InvocationTargetException e) {

 

           throw e.getTargetException();

 

       } catch (Exception e) {

 

           throw new RuntimeException("unexpected invocation exception: "

 

                  + e.getMessage());

 

       } finally {

                      //在委派之后做动作

           System.out.println("after method " + m.getName());

 

       }

 

       return result;

 

 

}

 

}

 

    这个代理类，首先是实现了InvocationHandler接口；然后在getInstance（）方法里得到了代理类的实例；在invoke（）方法里实现代理功能，也很简单。

    下面我们来看客户端：

Action action = (Action)ProxyAction.getInstance(new ViewAction());

Action.doAction();

    我们可以看到代理类对接口的依赖也转移到了客户端上，这样，代理类不依赖于某个接口。对于同样的代理类ProxyAction，我们也可以有如下的客户端调用：

Engine engine = (Engine)ProxyAction.getInstance(new EngineImpl());

Engine.execute();

    只要engineImpl类实现了Engine接口，就可以像上面那样使用。

    现在我们可以看到，动态代理的确是拥有相当的灵活性。但我们同时也看到了，这个代理类写起来比较麻烦，而且也差不多每次都写这样千篇一律的东西，只有委派前的动作和委派后的动作在不同的代理里有着不同，其他的东西都需要照写。如果这样的代理类写多了，也会有一些冗余代理。需要我们进一步优化，这里我们使用模板方法模式来对这个代理类进行优化，如下：

public abstract class BaseProxy implements InvocationHandler {

private Object obj;

protected BaseProxy(Object obj)

{

       this.obj = obj;

}

public static Object getInstance(Object obj,InvocationHandler instance)

{

        return Proxy.newProxyInstance(obj.getClass().getClassLoader(),

obj.getClass().getInterfaces(),instance);

}

 

public Object invoke(Object proxy, Method m, Object[] args)

               throws Throwable {

        // TODO Auto-generated method stub

        Object result;

 

       try {

 

           System.out.println("before method " + m.getName());

           this.doBegin();

 

           result = m.invoke(obj, args);

 

       } catch (InvocationTargetException e) {

 

           throw e.getTargetException();

 

       } catch (Exception e) {

 

           throw new RuntimeException("unexpected invocation exception: "

 

                  + e.getMessage());

 

       } finally {

 

           System.out.println("after method " + m.getName());

           this.doAfter();

 

       }

 

       return result;

 

 

}

public abstract void doBegin();

public abstract void doAfter();

 

}

    这样，代理的实现类只需要关注实现委派前的动作和委派后的动作就行，如下：

public class ProxyImpl extends BaseProxy {

protected ProxyImpl(Object o)

{

       super(o);

}

public static Object getInstance(Object foo)

{

        return getInstance(foo,new ProxyImpl(foo));

}

 

//委派前的动作

public void doBegin() {

        // TODO Auto-generated method stub

       System.out.println("begin doing....haha");

 

}

 

//委派后的动作

public void doAfter() {

        // TODO Auto-generated method stub

       System.out.println("after doing.....yeah");

 

}

 

}

    从上面的代码，我们可以看出代理实现类的确是简单多了，只关注了委派前和委派后的动作，这是我们作为一个代理真正需要关心的。

    至此，代理模式和动态代理已经告一段落。我们将动态代理引申一点说开去，来作为这篇文章的蛇足。

    这个话题就是面向方面的编程，或者说AOP。我们看上面的ProxyImpl类，它的两个方法doBegin()和doAfter()，这是做核心动作之前和之后的两个截取段。正是这两个截取段，却是我们AOP的基础。在OOP里，doBegin()，核心动作，doAfter()这三个动作在多个类里始终在一起，但他们所要完成的逻辑却是不同的，如doBegin()可能做的是权限，在所有的类里它都做权限；而在每个类里核心动作却各不相同；doAfter()可能做的是日志，在所有的类里它都做日志。正是因为在所有的类里，doBegin()或doAfter()都做的是同样的逻辑，因此我们需要将它们提取出来，单独分析、设计和编码，这就是我们的AOP的思想。

    这样说来，我们的动态代理就能作为实现AOP的基础了。好了，就说这么多，关于AOP技术，我们可以去关注关于这方面的知识。