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代理在RPC、缓存、监控等场景中的应用

代理模式

代理模式(Proxy Design Pattern)在不改变原始类(或叫被代理类)代码的情况下,通过引入代理类来给原始类附加功能。

动态代理

动态代理(Dynamic Proxy),就是我们不事先为每个原始类编写代理类,而是在运行的时候,动态地创建原始类对应的代理类,然后在系统中用代理类替换掉原始类。

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 为这些类创建动态代理对象,并在 JVM 中替代原始类对象。原本在代码中执行的原始类的方法,被换作执行代理类的方法,也就实现了给原始类添加附加功能的目的。

代理模式的应用场景

业务系统的非功能性需求开发

代理模式最常用的一个应用场景就是,在业务系统中开发一些非功能性需求,比如:监控、统计、鉴权、限流、事务、幂等、日志。我们将这些附加功能与业务功能解耦,放到代理类中统一处理,让程序员只需要关注业务方面的开发。

代理模式在 RPC、缓存中的应用

实际上,RPC 框架也可以看作一种代理模式,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。

再来看代理模式在缓存中的应用。

假设我们要开发一个接口请求的缓存功能,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。比如,针对获取用户个人信息的需求,我们可以开发两个接口,一个支持缓存,一个支持实时查询。对于需要实时数据的需求,我们让其调用实时查询接口,对于不需要实时数据的需求,我们让其调用支持缓存的接口。那如何来实现接口请求的缓存功能呢?

最简单的实现方法就是刚刚我们讲到的,给每个需要支持缓存的查询需求都开发两个不同的接口,一个支持缓存,一个支持实时查询。但是,这样做显然增加了开发成本,而且会让代码看起来非常臃肿(接口个数成倍增加),也不方便缓存接口的集中管理(增加、删除缓存接口)、集中配置(比如配置每个接口缓存过期时间)。

针对这些问题,代理模式就能派上用场了,确切地说,应该是动态代理。如果是基于 Spring 框架来开发的话,那就可以在 AOP 切面中完成接口缓存的功能。在应用启动的时候,我们从配置文件中加载需要支持缓存的接口,以及相应的缓存策略(比如过期时间)等。当请求到来的时候,我们在 AOP 切面中拦截请求,如果请求中带有支持缓存的字段(比如 http://…?..&cached=true),我们便从缓存(内存缓存或者 Redis 缓存等)中获取数据直接返回。

总结

代理模式的原理与实现

在不改变原始类(或叫被代理类)的情况下,通过引入代理类来给原始类附加功能。一般情况下,我们让代理类和原始类实现同样的接口。但是,如果原始类并没有定义接口,并且原始类代码并不是我们开发维护的。在这种情况下,我们可以通过让代理类继承原始类的方法来实现代理模式。

动态代理的原理与实现

静态代理需要针对每个类都创建一个代理类,并且每个代理类中的代码都有点像模板式的“重复”代码,增加了维护成本和开发成本。对于静态代理存在的问题,我们可以通过动态代理来解决。我们不事先为每个原始类编写代理类,而是在运行的时候动态地创建原始类对应的代理类,然后在系统中用代理类替换掉原始类。

代理模式的应用场景

代理模式常用在业务系统中开发一些非功能性需求,比如:监控、统计、鉴权、限流、事务、幂等、日志。我们将这些附加功能与业务功能解耦,放到代理类统一处理,让程序员只需要关注业务方面的开发。除此之外,代理模式还可以用在 RPC、缓存等应用场景中。

参考:代理模式:代理在RPC、缓存、监控等场景中的应用


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