프록시 디자인 패턴

프로그래밍에서는 애플리케이션 아키텍처를 적절하게 계획하는 것이 중요합니다. 이를 위해 없어서는 안될 도구는 디자인 패턴입니다. 오늘 우리는 Proxy, 즉 Deputy에 대해 이야기하겠습니다.

왜 대리인이 필요합니까?

이 패턴은 객체에 대한 액세스 제어와 관련된 문제를 해결하는 데 도움이 됩니다. "왜 이렇게 통제된 액세스가 필요한가요?"라는 질문이 있을 수 있습니다. 무엇이 무엇인지 파악하는 데 도움이 되는 몇 가지 상황을 살펴보겠습니다.

실시예 1

데이터베이스에서 보고서를 다운로드하는 클래스가 있는 오래된 코드가 많이 포함된 대규모 프로젝트가 있다고 가정해 보겠습니다. 클래스는 동기적으로 작동합니다. 즉, 데이터베이스가 요청을 처리하는 동안 전체 시스템이 유휴 상태입니다. 평균적으로 보고서는 30분 안에 생성됩니다. 이 기능으로 인해 업로드는 00:30부터 시작되며, 경영진은 오전에 이 보고서를 받습니다. 분석 결과, 보고서가 생성된 후 즉시, 즉 하루 이내에 보고서를 받아야 하는 것으로 나타났습니다. 시스템이 데이터베이스의 응답을 기다리기 때문에 시작 시간을 다시 예약하는 것은 불가능합니다. 해결책은 별도의 스레드에서 업로드 및 보고서 생성을 시작하여 작동 원리를 변경하는 것입니다. 이 솔루션을 사용하면 시스템이 평소대로 작동할 수 있으며 경영진은 새로운 보고서를 받게 됩니다. 그러나 문제가 있습니다. 현재 코드는 해당 기능이 시스템의 다른 부분에서 사용되기 때문에 다시 작성할 수 없습니다. 이 경우 보고서 업로드 요청을 수신하고 시작 시간을 기록하며 별도의 스레드를 시작하는 Deputy 패턴을 사용하여 중간 프록시 클래스를 도입할 수 있습니다. 보고서가 생성되면 스레드가 작업을 완료하고 모두가 만족할 것입니다.

실시예 2

개발팀은 포스터 웹사이트를 제작합니다. 새로운 이벤트에 대한 데이터를 얻기 위해 그들은 특수 폐쇄 라이브러리를 통해 상호 작용이 구현되는 타사 서비스로 전환합니다. 개발 중에 문제가 발생했습니다. 타사 시스템이 하루에 한 번 데이터를 업데이트하고 사용자가 페이지를 새로 고칠 때마다 이에 대한 요청이 발생합니다. 이로 인해 많은 수의 요청이 생성되고 서비스가 응답을 중지합니다. 해결책은 서비스 응답을 캐시하고 재부팅할 때마다 방문자에게 저장된 결과를 제공하여 필요에 따라 이 캐시를 업데이트하는 것입니다. 이 경우 Deputy 패턴을 사용하는 것은 완성된 기능을 변경하지 않고 탁월한 솔루션입니다.

패턴 작동 방식

이 패턴을 구현하려면 프록시 클래스를 만들어야 합니다. 클라이언트 코드의 동작을 시뮬레이션하는 서비스 클래스 인터페이스를 구현합니다. 따라서 실제 객체 대신 클라이언트는 프록시와 상호 작용합니다. 일반적으로 모든 요청은 서비스 클래스로 전달되지만 호출 전후에 추가 작업이 포함됩니다. 간단히 말해서 이 프록시 개체는 클라이언트 코드와 대상 개체 사이의 계층입니다. 매우 느린 오래된 디스크에서 요청을 캐싱하는 예를 살펴보겠습니다. 작동 원리를 변경할 수 없는 고대 응용 프로그램의 전기 열차 일정이라고 가정해 보겠습니다. 업데이트된 일정의 디스크가 매일 정해진 시간에 삽입됩니다. 그래서 우리는:

1. 상호 작용 TimetableTrains.
2. 이 인터페이스를 구현하는 클래스 TimetableElectricTrains입니다.
3. 클라이언트 코드가 디스크 파일 시스템과 상호 작용하는 것은 이 클래스를 통해서입니다.
4. 클라이언트 클래스 DisplayTimetable. 그 메소드는 printTimetable()클래스 메소드를 사용합니다 TimetableElectricTrains.

구성표는 간단합니다. 현재 메서드가 호출될 때마다 printTimetable()클래스는 TimetableElectricTrains디스크에 액세스하고 데이터를 언로드하여 클라이언트에 제공합니다. 이 시스템은 잘 작동하지만 매우 느립니다. 따라서 캐싱 메커니즘을 추가하여 시스템 성능을 높이기로 결정했습니다. 이는 프록시 패턴을 사용하여 수행할 수 있습니다. 이렇게 하면 클래스는 이전 클래스가 아닌 DisplayTimetable클래스와 상호 작용하고 있다는 사실조차 인식하지 못합니다 . TimetableElectricTrainsProxy새로운 구현에서는 하루에 한 번 일정을 로드하고, 반복 요청 시 메모리에서 이미 로드된 개체를 반환합니다.

어떤 작업에 프록시를 사용하는 것이 더 좋나요?

다음은 이 패턴이 확실히 유용할 몇 가지 상황입니다.

1. 캐싱.
2. 게으른 구현은 게으른 구현이라고도 합니다. 필요에 따라 로드할 수 있는데 왜 개체를 한꺼번에 로드합니까?
3. 요청 로깅.
4. 중간 데이터 및 액세스 확인.
5. 병렬 처리 스레드를 시작합니다.
6. 통화 내역을 기록하거나 계산합니다.

다른 사용 사례도 있습니다. 이 패턴의 작동 원리를 이해하면 이를 성공적으로 적용할 수 있습니다. 언뜻 보기에 Deputy는 Facade 와 동일한 작업을 수행 하지만 그렇지 않습니다. 프록시 는 서비스 개체와 동일한 인터페이스를 갖습니다. 또한 패턴을 Decorator 또는 Adapter 와 혼동하지 마십시오 . Decorator는 확장된 인터페이스를 제공하는 반면 Adapter는 대체 인터페이스를 제공합니다.

장점과 단점

• + 원하는 대로 서비스 개체에 대한 액세스를 제어할 수 있습니다.
• + 서비스 객체의 수명주기를 관리하기 위한 추가 기능
• + 서비스 개체 없이 작동합니다.
• + 코드 성능과 보안이 향상됩니다.
• - 추가적인 시술로 인해 성능이 저하될 위험이 있습니다.
• - 프로그램 클래스의 구조를 복잡하게 만듭니다.

실제로 대체 패턴

디스크에서 열차 시간표를 읽는 시스템을 구현해 보겠습니다.

public interface TimetableTrains {
   String[] getTimetable();
   String getTrainDepartureTime();
}

메인 인터페이스를 구현하는 클래스:

public class TimetableElectricTrains implements TimetableTrains {

   @Override
   public String[] getTimetable() {
       ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
       try {
           Scanner scanner = new Scanner(new FileReader(new File("/tmp/electric_trains.csv")));
           while (scanner.hasNextLine()) {
               String line = scanner.nextLine();
               list.add(line);
           }
       } catch (IOException e) {
           System.err.println("Error:  " + e);
       }
       return list.toArray(new String[list.size()]);
   }

   @Override
   public String getTrainDepartureTime(String trainId) {
       String[] timetable = getTimetable();
       for(int i = 0; i<timetable.length; i++) {
           if(timetable[i].startsWith(trainId+";")) return timetable[i];
       }
       return "";
   }
}

모든 열차의 일정을 얻으려고 할 때마다 프로그램은 디스크에서 파일을 읽습니다. 그러나 이것들은 여전히 ​​​​꽃입니다. 단 한 열차의 일정을 확인해야 할 때마다 파일을 읽어보세요! 그러한 코드가 나쁜 예에만 존재한다는 것은 좋은 일입니다. :) 클라이언트 클래스:

public class DisplayTimetable {
   private TimetableTrains timetableTrains = new TimetableElectricTrains();

   public void printTimetable() {
       String[] timetable = timetableTrains.getTimetable();
       String[] tmpArr;
       System.out.println("Поезд\tОткуда\tКуда\t\tВремя отправления\tВремя прибытия\tВремя в пути");
       for(int i = 0; i < timetable.length; i++) {
           tmpArr = timetable[i].split(";");
           System.out.printf("%s\t%s\t%s\t\t%s\t\t\t\t%s\t\t\t%s\n", tmpArr[0], tmpArr[1], tmpArr[2], tmpArr[3], tmpArr[4], tmpArr[5]);
       }
   }
}

예시 파일:

9B-6854;Лондон;Прага;13:43;21:15;07:32
BA-1404;Париж;Грац;14:25;21:25;07:00
9B-8710;Прага;Вена;04:48;08:49;04:01;
9B-8122;Прага;Грац;04:48;08:49;04:01

테스트해보자:

public static void main(String[] args) {
   DisplayTimetable displayTimetable = new DisplayTimetable();
   displayTimetable.printTimetable();
}

결론:

Поезд  Откуда  Куда   Время отправления Время прибытия    Время в пути
9B-6854  Лондон  Прага    13:43         21:15         07:32
BA-1404  Париж   Грац   14:25         21:25         07:00
9B-8710  Прага   Вена   04:48         08:49         04:01
9B-8122  Прага   Грац   04:48         08:49         04:01

이제 패턴을 구현하는 단계를 살펴보겠습니다.

1. 원본 개체 대신 새 프록시를 사용할 수 있는 인터페이스를 정의합니다. 우리의 예에서는 입니다 TimetableTrains.

2. 프록시 클래스를 만듭니다. 서비스 객체에 대한 참조를 포함해야 합니다(클래스에서 생성하거나 생성자에서 전달).

   다음은 프록시 클래스입니다.

   public class TimetableElectricTrainsProxy implements TimetableTrains {
      // Ссылка на оригинальный an object
      private TimetableTrains timetableTrains = new TimetableElectricTrains();
   
      private String[] timetableCache = null
   
      @Override
      public String[] getTimetable() {
          return timetableTrains.getTimetable();
      }
   
      @Override
      public String getTrainDepartureTime(String trainId) {
          return timetableTrains.getTrainDepartureTime(trainId);
      }
   
      public void clearCache() {
          timetableTrains = null;
      }
   }

   이 단계에서는 원본 개체에 대한 참조를 사용하여 클래스를 만들고 모든 호출을 해당 클래스에 전달합니다.

3. 우리는 프록시 클래스의 논리를 구현합니다. 기본적으로 호출은 항상 원래 개체로 리디렉션됩니다.

   public class TimetableElectricTrainsProxy implements TimetableTrains {
      // Ссылка на оригинальный an object
      private TimetableTrains timetableTrains = new TimetableElectricTrains();
   
      private String[] timetableCache = null
   
      @Override
      public String[] getTimetable() {
          if(timetableCache == null) {
              timetableCache = timetableTrains.getTimetable();
          }
          return timetableCache;
      }
   
      @Override
      public String getTrainDepartureTime(String trainId) {
          if(timetableCache == null) {
              timetableCache = timetableTrains.getTimetable();
          }
          for(int i = 0; i < timetableCache.length; i++) {
              if(timetableCache[i].startsWith(trainId+";")) return timetableCache[i];
          }
          return "";
      }
   
      public void clearCache() {
          timetableTrains = null;
      }
   }

   이 메서드는 getTimetable()일정 배열이 메모리에 캐시되어 있는지 확인합니다. 그렇지 않은 경우 디스크에서 데이터를 로드하라는 요청을 발행하고 결과를 저장합니다. 요청이 이미 실행 중인 경우 메모리에서 객체를 빠르게 반환합니다.

   간단한 기능 덕분에 getTrainDepartireTime() 메서드를 원래 개체로 리디렉션할 필요가 없었습니다. 우리는 단순히 그 기능을 새로운 방법으로 복제했습니다.

   당신은 그렇게 할 수 없습니다. 코드를 복제하거나 유사한 조작을 수행해야 했다면 이는 문제가 발생했음을 의미하므로 다른 각도에서 문제를 살펴봐야 합니다. 우리의 간단한 예에서는 다른 방법이 없지만 실제 프로젝트에서는 코드가 더 정확하게 작성될 가능성이 높습니다.

4. 클라이언트 코드에서 원래 객체 생성을 대체 객체로 바꿉니다.

   public class DisplayTimetable {
      // Измененная link
      private TimetableTrains timetableTrains = new TimetableElectricTrainsProxy();
   
      public void printTimetable() {
          String[] timetable = timetableTrains.getTimetable();
          String[] tmpArr;
          System.out.println("Поезд\tОткуда\tКуда\t\tВремя отправления\tВремя прибытия\tВремя в пути");
          for(int i = 0; i<timetable.length; i++) {
              tmpArr = timetable[i].split(";");
              System.out.printf("%s\t%s\t%s\t\t%s\t\t\t\t%s\t\t\t%s\n", tmpArr[0], tmpArr[1], tmpArr[2], tmpArr[3], tmpArr[4], tmpArr[5]);
          }
      }
   }

   시험

   
   Поезд  Откуда  Куда   Время отправления Время прибытия    Время в пути
   9B-6854  Лондон  Прага    13:43         21:15         07:32
   BA-1404  Париж   Грац   14:25         21:25         07:00
   9B-8710  Прага   Вена   04:48         08:49         04:01
   9B-8122  Прага   Грац   04:48         08:49         04:01

   좋습니다. 올바르게 작동합니다.

   특정 조건에 따라 원래 개체와 대체 개체를 모두 생성하는 팩토리를 고려할 수도 있습니다.

점 대신 유용한 링크

1. 패턴에 관한 훌륭한 기사와 "Deputy"에 관한 약간의 기사

오늘은 그게 다야! 실습으로 돌아가 새로운 지식을 학습하고 테스트해 보는 것도 좋을 것 같습니다 :)