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Java代理与装饰模式解析及实现

时间:2026-02-13 18:06:37 308浏览 收藏

本文深入剖析了Java中极易混淆的代理模式与装饰模式,明确指出二者虽都采用“包装”手法,但本质迥异:代理模式聚焦于控制访问(如权限校验、远程调用、延迟加载),强调替代性与单一控制点;装饰模式则致力于动态叠加业务功能(如缓冲流、加料咖啡、多层过滤),追求正交增强与运行时灵活组合。文章通过对比UML依赖关系、典型代码实现(静态/动态代理 vs. I/O流与咖啡示例)、Spring AOP机制及常见误用陷阱,厘清核心边界——代理是“替别人做事”,装饰是“帮别人加功能”,并警示开发者:需求初期若错判“管控”与“增强”的本质,后续扩展将导致架构僵化、维护成本陡增。

Java代理模式与装饰模式的概念与实现

代理模式和装饰模式在 Java 中都属于结构型设计模式,表面看都用“包装”对象的方式扩展行为,但目的和使用场景截然不同:代理模式重在**控制访问**(比如权限校验、延迟加载、远程调用),装饰模式重在**动态增强功能**(比如给输入流加缓冲、给组件加边框)。

代理模式的核心是“替别人做事”,不是“帮别人加功能”

代理类与被代理类实现同一接口,代理类持有真实对象引用,在调用前后可插入逻辑,但不改变原有接口语义。常见错误是把代理写成“功能叠加器”,结果混淆了职责。

  • Proxy 类必须和 RealSubject 实现同一个 Subject 接口,否则无法透明替换
  • 静态代理需为每个被代理类手写一个代理类;动态代理(java.lang.reflect.Proxy)则通过 InvocationHandler 统一拦截
  • Spring AOP 默认使用 JDK 动态代理(要求目标类实现接口),若无接口则退化为 CGLIB 代理(生成子类),二者代理机制不同,final 类或方法无法被 JDK 代理
public interface Service {
    void execute();
}

public class RealService implements Service {
    public void execute() { System.out.println("real work"); }
}

public class LoggingProxy implements Service {
    private final Service target;
    public LoggingProxy(Service target) { this.target = target; }
    public void execute() {
        System.out.println("before");
        target.execute();
        System.out.println("after");
    }
}

装饰模式的关键是“同类型层层包裹”,支持运行时组合

装饰类与被装饰类实现同一接口,且持有被装饰对象引用,通过构造函数传入——这是它和代理最直观的代码相似点;但装饰模式的意图是让多个装饰器像俄罗斯套娃一样自由堆叠,每层只专注单一职责增强。

  • 装饰器必须继承/实现与被装饰对象相同的类型(通常是抽象类或接口),否则无法继续被下一层装饰
  • 不能出现“装饰器直接 new 具体实现类”的硬编码,应始终通过构造参数接收被装饰对象
  • Java I/O 包是经典案例:BufferedInputStream 装饰 FileInputStream,而它本身又可被 DataInputStream 装饰——顺序影响行为(如先缓冲再读数据,不能反过来)
public interface Coffee {
    String getDescription();
    double getCost();
}

public class SimpleCoffee implements Coffee {
    public String getDescription() { return "Simple coffee"; }
    public double getCost() { return 2.0; }
}

public class Milk implements Coffee {
    private final Coffee coffee;
    public Milk(Coffee coffee) { this.coffee = coffee; }
    public String getDescription() { return coffee.getDescription() + ", milk"; }
    public double getCost() { return coffee.getCost() + 0.5; }
}

别把代理写成装饰,也别把装饰当成代理

一个典型误用:用装饰器做权限检查。这看似可行,但破坏了装饰的“正交增强”原则——权限不是业务功能的自然延伸,而是横切关注点,该由代理或 AOP 承担。反之,若用代理去实现多层日志+压缩+加密,就违背了代理“单一控制点”的定位,代码会迅速僵化。

  • 代理适合处理与目标对象无关的通用逻辑(如事务、监控、RPC 序列化),且通常只有一层
  • 装饰适合业务相关的、可选的、可叠加的功能扩展(如格式化、过滤、缓存),且层数由运行时决定
  • 两者都依赖“接口一致”,但代理强调“替代性”,装饰强调“叠加性”;从 UML 类图看,代理是代理类→被代理类的单向依赖,装饰是装饰类→组件接口→被装饰类的环形依赖

真正难的是在需求模糊时判断:这个“包装”是为了管控访问,还是为了丰富能力?一旦方向错了,后续每加一层都会让维护成本翻倍。

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