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    设计模式之美-课程笔记29-代理模式

    10k发表于 2023-08-27 00:00:00
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    代理模式

    前几个设计模式主要解决对象的创建问题,封装复杂的创建过程,解耦对象的创建代码和使用代码。

    结构型模式。结构型模式主要总结了一些类或者对象组合在一起的经典结构。这些经典结构可以解决特定应用场景的问题。

    代理模式原理

    1. 不改变原始类(被代理类)的情况下,引入代理类来给原始类附加功能。
    2. 看个例子,在业务系统中我们使用之前的MetricsCollector:
    public class UserController {
      //...省略其他属性和方法...
      private MetricsCollector metricsCollector; // 依赖注入
    
      public UserVo login(String telephone, String password) {
        long startTimestamp = System.currentTimeMillis();
    
        // ... 省略login逻辑...
    
        long endTimeStamp = System.currentTimeMillis();
        long responseTime = endTimeStamp - startTimestamp;
        RequestInfo requestInfo = new RequestInfo("login", responseTime, startTimestamp);
        metricsCollector.recordRequest(requestInfo);
    
        //...返回UserVo数据...
      }
    
      public UserVo register(String telephone, String password) {
        long startTimestamp = System.currentTimeMillis();
    
        // ... 省略register逻辑...
    
        long endTimeStamp = System.currentTimeMillis();
        long responseTime = endTimeStamp - startTimestamp;
        RequestInfo requestInfo = new RequestInfo("register", responseTime, startTimestamp);
        metricsCollector.recordRequest(requestInfo);
    
        //...返回UserVo数据...
      }
    }
    
    1. 这个代码的问题是:
      1. 性能计数器框架代码侵入到业务,跟业务代码耦合比较高;
      2. 收集接口请求的代码跟业务无关,不应该放在一个类中。
    2. 为了解耦,代理模式可以在这里发挥作用。UserControllerProxy和UserController都实现IUserController,UserController只负责业务,代理类负责业务代码执行前后幅加其他逻辑代码。并通过委托的方式调用原始类来执行业务代码。
    public interface IUserController {
      UserVo login(String telephone, String password);
      UserVo register(String telephone, String password);
    }
    
    public class UserController implements IUserController {
      //...省略其他属性和方法...
    
      @Override
      public UserVo login(String telephone, String password) {
        //...省略login逻辑...
        //...返回UserVo数据...
      }
    
      @Override
      public UserVo register(String telephone, String password) {
        //...省略register逻辑...
        //...返回UserVo数据...
      }
    }
    
    public class UserControllerProxy implements IUserController {
      private MetricsCollector metricsCollector;
      private UserController userController;
    
      public UserControllerProxy(UserController userController) {
        this.userController = userController;
        this.metricsCollector = new MetricsCollector();
      }
    
      @Override
      public UserVo login(String telephone, String password) {
        long startTimestamp = System.currentTimeMillis();
    
        // 委托
        UserVo userVo = userController.login(telephone, password);
    
        long endTimeStamp = System.currentTimeMillis();
        long responseTime = endTimeStamp - startTimestamp;
        RequestInfo requestInfo = new RequestInfo("login", responseTime, startTimestamp);
        metricsCollector.recordRequest(requestInfo);
    
        return userVo;
      }
    
      @Override
      public UserVo register(String telephone, String password) {
        long startTimestamp = System.currentTimeMillis();
    
        UserVo userVo = userController.register(telephone, password);
    
        long endTimeStamp = System.currentTimeMillis();
        long responseTime = endTimeStamp - startTimestamp;
        RequestInfo requestInfo = new RequestInfo("register", responseTime, startTimestamp);
        metricsCollector.recordRequest(requestInfo);
    
        return userVo;
      }
    }
    
    //UserControllerProxy使用举例
    //因为原始类和代理类实现相同的接口,是基于接口而非实现编程
    //将UserController类对象替换为UserControllerProxy类对象,不需要改动太多代码
    IUserController userController = new UserControllerProxy(new UserController());
    
    1. 但是如果原始类没有定义接口,并且也不是我们开发维护的(第三方类库),无法直接修改,重新定义接口,我们需要使用继承的方式,扩展附加功能。
    public class UserControllerProxy extends UserController {
      private MetricsCollector metricsCollector;
    
      public UserControllerProxy() {
        this.metricsCollector = new MetricsCollector();
      }
    
      public UserVo login(String telephone, String password) {
        long startTimestamp = System.currentTimeMillis();
    
        UserVo userVo = super.login(telephone, password);
    
        long endTimeStamp = System.currentTimeMillis();
        long responseTime = endTimeStamp - startTimestamp;
        RequestInfo requestInfo = new RequestInfo("login", responseTime, startTimestamp);
        metricsCollector.recordRequest(requestInfo);
    
        return userVo;
      }
    
      public UserVo register(String telephone, String password) {
        long startTimestamp = System.currentTimeMillis();
    
        UserVo userVo = super.register(telephone, password);
    
        long endTimeStamp = System.currentTimeMillis();
        long responseTime = endTimeStamp - startTimestamp;
        RequestInfo requestInfo = new RequestInfo("register", responseTime, startTimestamp);
        metricsCollector.recordRequest(requestInfo);
    
        return userVo;
      }
    }
    //UserControllerProxy使用举例
    UserController userController = new UserControllerProxy();
    

    动态代理原理

    1. 刚才的实现还是有点问题:

      1. 需要将原始类的所有方法都实现一遍,并且每个都附加相似的逻辑;
      2. 如果附加功能不止一个,就要添加多个代理类
    2. 动态代理:不事先为每个原始类编写代理类,而是运行的时候动态创建原始类对应的代理类。

    3. Java底层就是借助反射实现动态代理。
    public class MetricsCollectorProxy {
      private MetricsCollector metricsCollector;
    
      public MetricsCollectorProxy() {
        this.metricsCollector = new MetricsCollector();
      }
    
      public Object createProxy(Object proxiedObject) {
        Class<?>[] interfaces = proxiedObject.getClass().getInterfaces();
        DynamicProxyHandler handler = new DynamicProxyHandler(proxiedObject);
        return Proxy.newProxyInstance(proxiedObject.getClass().getClassLoader(), interfaces, handler);
      }
    
      private class DynamicProxyHandler implements InvocationHandler {
        private Object proxiedObject;
    
        public DynamicProxyHandler(Object proxiedObject) {
          this.proxiedObject = proxiedObject;
        }
    
        @Override
        public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
          long startTimestamp = System.currentTimeMillis();
          Object result = method.invoke(proxiedObject, args);
          long endTimeStamp = System.currentTimeMillis();
          long responseTime = endTimeStamp - startTimestamp;
          String apiName = proxiedObject.getClass().getName() + ":" + method.getName();
          RequestInfo requestInfo = new RequestInfo(apiName, responseTime, startTimestamp);
          metricsCollector.recordRequest(requestInfo);
          return result;
        }
      }
    }
    
    //MetricsCollectorProxy使用举例
    MetricsCollectorProxy proxy = new MetricsCollectorProxy();
    IUserController userController = (IUserController) proxy.createProxy(new UserController());
    
    1. Spring AOP底层的实现原理就是基于动态代理。用户配置好需要给哪些类创建代理,并定义好在执行原始类的业务代码前后执行哪些附加功能。Spring创建的动态代理对象,在JDM中替代原始类对象。

    应用场景

    1. 业务系统的非功能性需求开发

    比如监控、日志、统计、鉴权、限流、事务、幂等。Spring AOP完成的东西。

    2. RPC、缓存中

    1. RPC可以被视为一种代理模式。

    GoF 的《设计模式》一书中把它称作远程代理。通过远程代理,将网络通信、数据编解码等细节隐藏起来。客户端在使用 RPC 服务的时候,就像使用本地函数一样,无需了解跟服务器交互的细节。除此之外,RPC 服务的开发者也只需要开发业务逻辑,就像开发本地使用的函数一样,不需要关注跟客户端的交互细节。

    1. 缓存中。假设要开发一个接口的缓存,对于某些接口请求,如果入参相同,在设定的过期时间内,直接返回缓存结果而不用重新进行逻辑处理。
      1. 通过开发两个接口一个支持实时、一个支持缓存。
      2. 或者通过动态代理模式。例如在Spring AOP中执行,如果请求来的时候还符合对应的缓存策略要求(在过期时间内),在AOP中拦截请求,如果请求中带有支持缓存的字段,便从缓存中直接获取数据。哪些接口支持以及缓存策略都可以放进配置文件。


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