使用代理模式进行开发的Spring Boot应用

前言

代理模式是一种结构型设计模式，它允许通过代理对象来控制对真实对象的访问。代理模式可以提供额外的功能，如延迟加载、访问控制、日志记录等。

在Spring Boot开发中，代理模式可以用于控制对对象的访问，并在访问前后添加额外的逻辑。

实现

开发例子

代理模式在权限管理中的应用

假设我们正在开发一个博客系统，系统中有两种用户角色：普通用户和管理员。为了保护敏感数据和功能，我们可以使用代理模式来实现权限管理。

首先，我们创建一个名为BlogService的接口，该接口定义了博客相关的操作方法。然后，我们创建一个名为BlogServiceImpl的真实对象，该对象实现了BlogService接口。最后，我们创建一个名为BlogServiceProxy的代理对象，该对象实现了BlogService接口，并在操作方法中添加权限验证的逻辑。

public interface BlogService {
  void createBlog(Blog blog);
  void deleteBlog(long id);
}

public class BlogServiceImpl implements BlogService {
  @Override
  public void createBlog(Blog blog) {
    // 实现创建博客的逻辑
  }

  @Override
  public void deleteBlog(long id) {
    // 实现删除博客的逻辑
  }
}

public class BlogServiceProxy implements BlogService {
  private BlogService blogService;
  private User currentUser;

  public BlogServiceProxy(BlogService blogService, User currentUser) {
    this.blogService = blogService;
    this.currentUser = currentUser;
  }

  @Override
  public void createBlog(Blog blog) {
    if (currentUser.isAdmin()) {
      blogService.createBlog(blog);
    } else {
      throw new UnauthorizedAccessException("Only admins can create blogs");
    }
  }

  @Override
  public void deleteBlog(long id) {
    if (currentUser.isAdmin()) {
      blogService.deleteBlog(id);
    } else {
      throw new UnauthorizedAccessException("Only admins can delete blogs");
    }
  }
}

在使用代理模式的时候，我们可以通过BlogServiceProxy对象来调用博客相关的操作方法，代理对象会在执行前进行权限验证，保护敏感数据和功能。

代理模式在缓存管理中的应用

假设我们正在开发一个电商平台的商品管理模块。在该模块中，我们需要频繁地查询和展示商品信息，为了提高系统性能，我们可以使用代理模式来实现缓存管理。

首先，我们创建一个名为ProductService的接口，该接口定义了商品相关的操作方法。然后，我们创建一个名为ProductServiceImpl的真实对象，该对象实现了ProductService接口。最后，我们创建一个名为ProductServiceProxy的代理对象，该对象实现了ProductService接口，并在操作方法中添加缓存管理的逻辑。

public interface ProductService {
  Product getProduct(long id);
}

public class ProductServiceImpl implements ProductService {
  @Override
  public Product getProduct(long id) {
    // 实现根据ID查询商品的逻辑
  }
}

public class ProductServiceProxy implements ProductService {
  private ProductService productService;
  private Map<Long, Product> productCache = new HashMap<>();

  public ProductServiceProxy(ProductService productService) {
    this.productService = productService;
  }

  @Override
  public Product getProduct(long id) {
    if (productCache.containsKey(id)) {
      return productCache.get(id);
    } else {
      Product product = productService.getProduct(id);
      productCache.put(id, product);
      return product;
    }
  }
}

通过使用代理模式，我们可以在调用商品查询方法时，先从缓存中查找，如果缓存中不存在则调用真实对象的方法并将结果缓存起来，提高系统性能。

使用代理模式控制对敏感资源的访问

在Spring Boot应用中，我们可能需要对某些敏感资源的访问进行控制，例如需要进行身份验证、权限验证等。我们可以使用代理模式来实现这些访问控制。
使用代理模式进行身份验证

public interface Resource {
  void access();
}

public class ResourceImpl implements Resource {
  private String name;
  
  public ResourceImpl(String name) {
    this.name = name;
  }
  
  @Override
  public void access() {
    System.out.println("Accessing resource: " + name);
  }
}

public class ProxyResource implements Resource {
  private Resource resource;
  private String username;
  private String password;
  
  public ProxyResource(String name, String username, String password) {
    this.resource = new ResourceImpl(name);
    this.username = username;
    this.password = password;
  }
  
  @Override
  public void access() {
    if (authenticate(username, password)) {
      resource.access();
    } else {
      System.out.println("Access denied");
    }
  }
  
  private boolean authenticate(String username, String password) {
    // 身份验证的操作
    return username.equals("admin") && password.equals("password");
  }
}

在使用时，我们可以创建代理对象，并进行敏感资源的访问。

Resource resource = new ProxyResource("Sensitive Resource", "admin", "password");
resource.access();

通过以上示例，我们可以看到使用代理模式可以控制对敏感资源的访问，通过代理对象进行身份验证，从而实现访问控制。

使用代理模式进行延迟加载

在某些场景下，我们可能需要延迟加载某些资源，以提高应用的性能和效率。我们可以使用代理模式进行延迟加载。

public interface Image {
  void display();
}

public class RealImage implements Image {
  private String filename;
  
  public RealImage(String filename) {
    this.filename = filename;
    loadFromDisk();
  }
  
  private void loadFromDisk() {
    // 加载图片的操作
    System.out.println("Loading image from disk: " + filename);
  }
  
  @Override
  public void display() {
    System.out.println("Displaying image: " + filename);
  }
}

public class ProxyImage implements Image {
  private RealImage realImage;
  private String filename;
  
  public ProxyImage(String filename) {
    this.filename = filename;
  }
  
  @Override
  public void display() {
    if (realImage == null) {
      realImage = new RealImage(filename);
    }
    realImage.display();
  }
}

在使用时，我们可以创建代理对象，并进行延迟加载图片。

Image image = new ProxyImage("image.jpg");
image.display();

通过以上示例，我们可以看到使用代理模式可以实现延迟加载，只有在需要显示图片时才进行实际的加载操作，从而提高了应用的性能和效率。

访问控制

在Spring Boot开发中，我们可能需要对某些对象进行访问控制，以实现权限控制、安全验证等功能。使用代理模式，我们可以在访问对象时进行控制。

public interface AccessibleObject {
  void access();
}

public class AccessibleObjectImpl implements AccessibleObject {
  @Override
  public void access() {
    // 实现访问逻辑
  }
}

public class AccessibleObjectProxy implements AccessibleObject {
  private AccessibleObject object;
  private String username;
  
  public AccessibleObjectProxy(String username) {
    this.username = username;
  }
  
  @Override
  public void access() {
    if (isAdminUser(username)) {
      if (object == null) {
        object = new AccessibleObjectImpl();
      }
      
      object.access();
    } else {
      throw new UnauthorizedAccessException();
    }
  }
  
  private boolean isAdminUser(String username) {
    // 实现判断用户是否为管理员的逻辑
  }
}

通过代理模式，我们可以使用AccessibleObjectProxy类作为代理对象，并在调用访问方法前进行权限验证和安全控制。

AccessibleObject object = new AccessibleObjectProxy("admin");
object.access();

使用JDK动态代理

JDK动态代理允许我们在运行时为一个接口生成实现类,这对Spring Boot来说非常方便。

比如我们有一个UserService接口:

public interface UserService {

  void addUser(User user);

  void updateUser(User user);

}

然后我们提供一个实现类:

@Service
public class UserServiceImpl implements UserService {

  @Override
  public void addUser(User user) {
    // add user logic
  }

  @Override 
  public void updateUser(User user) {
   // update user logic
  }

}

现在我们想为这个接口添加一个日志功能,可以使用代理来实现:

@Component
public class UserServiceProxy implements InvocationHandler {

  private UserService target;

  public UserServiceProxy(UserService target) {
    this.target = target;
  }

  @Override
  public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
    
    // log method invocation
    log.info("Calling method: " + method.getName()); 
    
    // invoke method
    Object result = method.invoke(target, args);

    // log result
    log.info("Method result: " + result);

    return result;
  }

}

之后我们可以通过代理将日志功能加到服务中:

@Service
public class UserServiceImpl implements UserService {

  @Override
  public void addUser(User user) {
     // implementation 
  }

  // other methods

}

@Service
public class ProxyFactory {

  @Autowired
  private UserService target;

  @Bean
  public UserService proxy() {
    return (UserService) Proxy.newProxyInstance(
      target.getClass().getClassLoader(), 
      target.getClass().getInterfaces(), 
      new UserServiceProxy(target));
  }

}

这样每次调用UserService接口方法时,都会附加日志功能。

使用CGLIB动态代理

对于没有实现接口的类,我们可以使用CGLIB动态代理。例如:

@Component
public class UserDao {

  public void save(User user) {
   // dao logic
  }

}

同样我们可以为这个类添加通知功能:

@Component
public class UserDaoProxy implements MethodInterceptor {

  @Autowired
  private UserDao target;

  @Override
  public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {
    
    // log method invocation
    log.info("Calling method: " + method.getName());  

    // invoke method 
    Object result = proxy.invoke(target, args);

    // log result
    log.info("Method result: " + result);

    return result;
  }

}

创建代理类:

@Component
public class ProxyFactory {

  @Autowired
  private UserDao target;

  @Bean 
  public UserDao proxyDao() {
   Enhancer enhancer = new Enhancer();
   enhancer.setSuperclass(target.getClass()); 
   enhancer.setCallback(new UserDaoProxy());
   return (UserDao) enhancer.create();
  }

}

总结

享元模式是一种在Spring Boot开发中非常有用的设计模式，它可以帮助我们减少对象的创建，提高系统的性能和资源利用率。