享元模式和代理模式
享元模式
- 享元模式(Flyweight Patterm)也叫 蝇量模式:运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象
- 常用于系统底层开发，解决系统的性能问题。像数据库连接池，里面都是创建好的连接对象，在这些连接对象中有我们需要的则直接拿来用，避免重新创建，如果没有我们需要的，则创建-一个
- 享元模式能够解决重复对象的内存浪费的问题，当系统中有大量相似对象，需要缓冲池时。不需总是创建新对象，可以从缓冲池里拿。这样可以降低系统内存，同时提高效率
- 享元模式经典的应用场景就是池技术了，String 常量池、数据库连接池、缓冲池等等都是享元模式的应用，享元模式是池技术的重要实现方式
内部状态和外部状态
比如围棋、五子棋、跳棋，它们都有大量的棋子对象，围棋和五子棋只有黑白两色，跳棋颜色多一点，所以棋子颜色就是棋子的内部状态;而各个棋子之间的差别就是位置的不同，当我们落子后，落子颜色是定的，但位置是变化的，所以棋子坐标就是棋子的外部状态。
- 享元模式提出了两个要求:细粒度和共享对象。这里就涉及到内部状态和外部状态了，即将对象的信息分为两个部分:内部状态和外部状态
- 内部状态指对象共享出来的信息，存储在享元对象内部且不会随环境的改变而改变
- 外部状态指对象得以依赖的一个标记，是随环境改变而改变的、不可共享的状态。
应用实例
小型的外包项目，给客户A做一个产品展示网站，客户A的朋友感觉效果不错，也希望做这样的产品展示网站，但是要求都有些不同:
- 有客户要求以新闻的形式发布
- 有客户人要求以博客的形式发布.
- 有客户希望以微信公众号的形式发布
public class Client {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
// 创建一个工厂类
WebSiteFactory factory = new WebSiteFactory();
// 客户要一个以新闻形式发布的网站
WebSite webSite1 = factory.getWebSiteCategory("新闻");
webSite1.use(new User("tom"));
// 客户要一个以博客形式发布的网站
WebSite webSite2 = factory.getWebSiteCategory("博客");
webSite2.use(new User("jack"));
// 客户要一个以博客形式发布的网站
WebSite webSite3 = factory.getWebSiteCategory("博客");
webSite3.use(new User("smith"));
// 客户要一个以博客形式发布的网站
WebSite webSite4 = factory.getWebSiteCategory("博客");
webSite4.use(new User("king"));
System.out.println("网站的分类共=" + factory.getWebSiteCount());
}
}
//具体网站
public class ConcreteWebSite extends WebSite {
//共享的部分，内部状态
private String type = ""; //网站发布的形式(类型)
//构造器
public ConcreteWebSite(String type) {
this.type = type;
}
@Override
public void use(User user) {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("网站的发布形式为:" + type + " 在使用中 .. 使用者是" + user.getName());
}
}
public class User {
private String name;
public User(String name) {
super();
this.name = name;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
}
public abstract class WebSite {
public abstract void use(User user);//抽象方法
}
// 网站工厂类，根据需要返回压一个网站
public class WebSiteFactory {
//集合， 充当池的作用
private HashMap<String, ConcreteWebSite> pool = new HashMap<>();
//根据网站的类型，返回一个网站, 如果没有就创建一个网站，并放入到池中,并返回
public WebSite getWebSiteCategory(String type) {
if(!pool.containsKey(type)) {
//就创建一个网站，并放入到池中
pool.put(type, new ConcreteWebSite(type));
}
return (WebSite)pool.get(type);
}
//获取网站分类的总数 (池中有多少个网站类型)
public int getWebSiteCount() {
return pool.size();
}
}
注意事项和细节
- 在享元模式这样理解，“享” 就表示共享，“元” 表示对象
- 系统中有大量对象，这些对象消耗大量内存，并且对象的状态大部分可以外部化时，我们就可以考虑选用享元模式
- 用唯一标识码判断，如果在内存中有，则返回这个唯一标识码所标识的对象，用HashMap/HashTable存储
- 享元模式大大减少了对象的创建，降低了程序内存的占用，提高效率
- 享元模式提高了系统的复杂度。需要分离出内部状态和外部状态，而外部状态具有固化特性，不应该随着内部状态的改变而改变，这是我们使用享元模式需要注意的地方.
- 使用享元模式时，注意划分内部状态和外部状态，并且需要有一个工厂类加以控制。
- 享元模式经典的应用场景是需要缓冲池的场景，比如String 常量池、数据库连接池
代理模式
- 代理模式:为一个对象提供一个替身，以控制对这个对象的访问。即通过代理对象访问目标对象，这样做的好处是:可以在目标对象实现的基础上,增强额外的功能操作，即扩展目标对象的功能。
- 被代理的对象可以是远程对象、创建开销大的对象或需要安全控制的对象
- 代理模式有不同的形式，主要有三种静态代理、动态代理(JDK代理、接口代理)和Cglib 代理(可以在内存动态的创建对象，而不需要实现接口，他是 属于动态代理的范畴)。
静态代理
- 定义一个接口:ITeacherDao
- 目标对象TeacherDAO实现接口ITeacherDAO
- 使用静态代理方式，就需要在代理对象TeacherDAOProxy中也实现ITeacherDAO
- 调用的时候通过调用代理对象的方法来调用目标对象.
- 特别提醒:代理对象与目标对象要实现相同的接口,然后通过调用相同的方法来调用目标对象的方法
public class Client {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
//创建目标对象(被代理对象)
TeacherDao teacherDao = new TeacherDao();
//创建代理对象, 同时将被代理对象传递给代理对象
TeacherDaoProxy teacherDaoProxy = new TeacherDaoProxy(teacherDao);
//通过代理对象，调用到被代理对象的方法
//即：执行的是代理对象的方法，代理对象再去调用目标对象的方法
teacherDaoProxy.teach();
}
}
//接口
public interface ITeacherDao {
void teach(); // 授课的方法
}
public class TeacherDao implements ITeacherDao {
@Override
public void teach() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println(" 老师授课中 。。。。。");
}
}
//代理对象,静态代理
public class TeacherDaoProxy implements ITeacherDao{
private ITeacherDao target; // 目标对象，通过接口来聚合
//构造器
public TeacherDaoProxy(ITeacherDao target) {
this.target = target;
}
@Override
public void teach() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("开始代理 完成某些操作。。。。。 ");//方法
target.teach();
System.out.println("提交。。。。。");//方法
}
}
静态代理优缺点
- 优点:在不修改目标对象的功能前提下，能通过代理对象对目标功能扩展
- 缺点:因为代理对象需要与目标对象实现一样的接口，所以会有很多代理类
- 一旦接口增加方法，目标对象与代理对象都要维护
动态代理
- 代理对象，不需要实现接口，但是目标对象要实现接口，否则不能用动态代理
- 代理对象的生成，是利用JDK的API，动态的在内存中构建代理对象
- 动态代理也叫做: JDK 代理、接口代理
JDK中生成代理对象的API
- 代理类所在包:java.lang.reflet.Proxy
- JDK实现代理只需要使用newProxyInstance 方法,但是该方法需要接收三个参数,完整的写法是:
static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class <?>[] interfaces,InvocationHandler h )
public class Client {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
//创建目标对象
ITeacherDao target = new TeacherDao();
//给目标对象，创建代理对象, 可以转成 ITeacherDao
ITeacherDao proxyInstance = (ITeacherDao)new ProxyFactory(target).getProxyInstance();
// proxyInstance=class com.sun.proxy.$Proxy0 内存中动态生成了代理对象
System.out.println("proxyInstance=" + proxyInstance.getClass());
//通过代理对象，调用目标对象的方法
//proxyInstance.teach();
proxyInstance.sayHello(" tom ");
}
}
//接口
public interface ITeacherDao {
void teach(); // 授课方法
void sayHello(String name);
}
public class ProxyFactory {
//维护一个目标对象 , Object
private Object target;
//构造器 ， 对target 进行初始化
public ProxyFactory(Object target) {
this.target = target;
}
//给目标对象 生成一个代理对象
public Object getProxyInstance() {
//说明
/*
* public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,
Class<?>[] interfaces,
InvocationHandler h)
//1. ClassLoader loader ： 指定当前目标对象使用的类加载器, 获取加载器的方法固定
//2. Class<?>[] interfaces: 目标对象实现的接口类型，使用泛型方法确认类型
//3. InvocationHandler h : 事情处理，执行目标对象的方法时，会触发事情处理器方法, 会把当前执行的目标对象方法作为参数传入
*/
return Proxy.newProxyInstance(target.getClass().getClassLoader(),
target.getClass().getInterfaces(),
new InvocationHandler() {
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("JDK代理开始~~");
//反射机制调用目标对象的方法
Object returnVal = method.invoke(target, args);
System.out.println("JDK代理提交");
return returnVal;
}
});
}
}
public class TeacherDao implements ITeacherDao {
@Override
public void teach() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println(" 老师授课中.... ");
}
@Override
public void sayHello(String name) {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("hello " + name);
}
}
Cglib代理
- 静态代理和JDK代理模式都要求目标对象是实现一个接口,但是有时候目标对象只是一个单独的对象，并没有实现任何的接口，这个时候可使用目标对象子类来实现代理这就是Cglib代理
- Cglib代理也叫作子类代理,它是在内存中构建一个子类对象从而实现对目标对象功能扩展,有些书也将Cglib代理归属到动态代理。
- Cglib是一个强大的高性能的代码生成包，它可以在运行期扩展java类与实现java接口.它广泛的被许多AOP的框架使用,例如Spring AOP，实现方法拦截
- 在AOP编程中如何选择代理模式:
- 目标对象需要实现接口，用JDK代理
- 目标对象不需要实现接口，用Cglib代理
- Cglib包的底层是通过使用字节码处理框架ASM来转换字节码并生成新的类
Cglib代理模式实现步骤
-
导入Cglib的jar包
asm.jar
asm-commons.jar
asm-tree.jar
cglib-2.2.jar -
在内存中动态创建子类，注意代理的类不能为final，否则报错。
-
目标对象的方法如果为final/static，那么不会被拦截，即不会执行目标对象额外的业务方法。
Cglib代理应用实例
public class Client {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
//创建目标对象
TeacherDao target = new TeacherDao();
//获取到代理对象，并且将目标对象传递给代理对象
TeacherDao proxyInstance = (TeacherDao)new ProxyFactory(target).getProxyInstance();
//执行代理对象的方法，触发intecept 方法，从而实现 对目标对象的调用
String res = proxyInstance.teach();
System.out.println("res=" + res);
}
}
public class ProxyFactory implements MethodInterceptor {
//维护一个目标对象
private Object target;
//构造器，传入一个被代理的对象
public ProxyFactory(Object target) {
this.target = target;
}
//返回一个代理对象: 是 target 对象的代理对象
public Object getProxyInstance() {
//1. 创建一个工具类
Enhancer enhancer = new Enhancer();
//2. 设置父类
enhancer.setSuperclass(target.getClass());
//3. 设置回调函数
enhancer.setCallback(this);
//4. 创建子类对象，即代理对象
return enhancer.create();
}
//重写 intercept 方法，会调用目标对象的方法
@Override
public Object intercept(Object arg0, Method method, Object[] args, MethodProxy arg3) throws Throwable {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("Cglib代理模式 ~~ 开始");
Object returnVal = method.invoke(target, args);
System.out.println("Cglib代理模式 ~~ 提交");
return returnVal;
}
}
public class TeacherDao {
public String teach() {
System.out.println(" 老师授课中 ， 我是cglib代理，不需要实现接口 ");
return "hello";
}
}
几种常见的代理模式介绍一几种变体
- 防火墙代理
内网通过代理穿透防火墙，实现对公网的访问。 - 缓存代理
比如:当请求图片文件等资源时，先到缓存代理取，如果取到资源则ok,如果取不到资源，再到公网或者数据库取，然后缓存。 - 远程代理
远程对象的本地代表，通过它可以把远程对象当本地对象来调用。远程代理通过网络和真正的远程对象沟通信息。 - 同步代理:主要使用在多线程编程中，完成多线程间同步工作
