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代理模式和裝飾者模式

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摘要:簡介代理模式和裝飾者模式是兩種常見的設計模式。這里通過構造函數的參數將被代理對象傳入到代理中,也可以通過其它方式,如提供一個方法。下面是的代碼輸出首先依然是先創建一個需要被代理的對象,然后把它傳入到的構造函數中。

簡介

代理模式和裝飾者模式是兩種常見的設計模式。代理模式是為其它對象提供一種代理以控制對這個對象的訪問。在某些情況下,一個對象不適合或者不能直接引用另一個對象,而代理對象可以在客戶端和目標對象之間起到中介的作用。裝飾模式指的是在不必改變原類文件和使用繼承的情況下,動態地擴展一個對象的功能。它是通過創建一個包裝對象,也就是裝飾者來包裹真實的對象。

因為這兩種模式比較相似,所以把它們放在一起做個比較與總結。

代理模式

代理模式包含代理對象和被代理對象,類圖如下:

代理對象 Proxy 和被代理對象 RealSubject 都繼承了 Subject 接口。客戶端調用 Proxy 的方法,而 Proxy 則把具體操作委托給 RealSubject 執行。下面是代碼實現:

interface Subject {
    void doAction();
}

class RealSubject implements Subject {

    @Override
    public void doAction() {
        System.out.println("RealSubject#doAction");
    }
}

class Proxy implements Subject {
    private Subject subject;

    public Proxy(Subject subject) {
        this.subject = subject;
    }

    @Override
    public void doAction() {
        subject.doAction();
    }
}

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Subject realSubject = new RealSubject();
        Subject proxy = new Proxy(realSubject);
        proxy.doAction();
    }
}

輸出:RealSubject#doAction

在 Client 中,首先創建了一個 realSubject 對象,然后創建一個代理對象 proxy 并且把 realSubject
對象通過構造器傳入進去。最后調用代理對象的 doAction,實際執行的是 realSubject 的對應方法。這里通過構造函數的參數將被代理對象傳入到代理中,也可以通過其它方式,如提供一個 setSubject 方法。

上面的代理模式,代理對象和被代理對象需要實現相同的接口,所以如果要代理其它接口的對象需要寫一個新的代理類。Java 提供了動態代理的功能,可以簡化我們的代碼。

動態代理

動態代理可以在運行期生成所需要的代理對象,看下面的代碼:

class DynamicProxy implements InvocationHandler {
    // 被代理對象的引用
    private Object obj;

    public DynamicProxy(Object obj) {
        this.obj = obj;
    }

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        Object result = method.invoke(obj, args);
        return result;
    }
}

DynamicProxy 實現了 InvocationHandler 接口,這個接口中有一個 invoke 方法,被代理的對象的任何方法都是在 invoke 中調用。下面是 Client 的代碼:

public class TestDelegate {
    public static void main(String[] args) {
        Subject realSubject = new RealSubject();

        DynamicProxy dynamicProxy = new DynamicProxy(realSubject);
        ClassLoader loader = realSubject.getClass().getClassLoader();
        Subject proxy = (Subject) Proxy.newProxyInstance(loader, new Class[]{Subject.class}, dynamicProxy);

        proxy.doAction();
    }
}

輸出:RealSubject#doAction

首先依然是先創建一個需要被代理的對象 realSubject,然后把它傳入到 DynamicProxy 的構造函數中。這個 dynamicProxy 還不是我們需要的代理,畢竟它沒有實現 Subject 接口。下面通過 Proxy.newProxyInstance 創建了一個 Subject 對象,也就是最終的代理對象。

通過動態代理,創建一個實現了 InvocationHandler 接口的 DynamicProxy 類,通過這個類可以在運行期為各種對象創建對應的代理,比靜態代理方便了很多。

裝飾者模式

裝飾者模式是為了給已有的對象增加一些邏輯,但是不改變已有對象的代碼,下面是類圖:

從上圖可以看出,裝飾者 Decorator與需要被裝飾的對象 ContcreteComponent 實現了相同的接口。具體怎么裝飾則由 Decorator 的子類 ConcreteDecorator 決定。

Java 中使用裝飾者模式的一個典型的例子是 I/O 對象的創建,比如創建一個 BufferedInputStream 時:

InputStream in = ...
InputStream input = new BufferedInputStream(in);

BufferedInputStream 繼承于 FilterInputStream,這個 FilterInputStream 相當于裝飾者模式中的 Decorator,它繼承了 InputStream 接口。BufferedInputStream 則是一個具體的裝飾類,其它還有 DataInputStream 以及 ByteArrayInputStream 等。而傳給 BufferedInputstream 的對象 in 則是需要被裝飾者。裝飾者對被裝飾者進行了功能的擴展,但是又不需要修改被裝飾者的相應代碼,符合“開閉原則”,即對于修改是封閉的,對于擴展則是開放的。

如果是為了給某個類提供更多的功能,繼承是一種方案。但是,如果我們的功能有很多種組合,那么為每種組合編寫一個繼承的類可能需要創建太多的子類。而裝飾者模式則可以解決這個問題,只需要為每個功能編寫一個裝飾類,在運行時組合不同的對象即可實現所需的功能組合。

總結

代理模式和裝飾者模式有著很多的應用,這兩者具有一定的相似性,都是通過一個新的對象封裝原有的對象。二者之間的差異在于代理模式是為了實現對象的控制,可能被代理的對象難以直接獲得或者是不想暴露給客戶端,而裝飾者模式是繼承的一種替代方案,在避免創建過多子類的情況下為被裝飾者提供更多的功能。

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