Das Proxy-Design-Pattern in Java

Einleitung

Das Proxy-Design-Pattern gehört zu den strukturellen Design-Patterns und wird verwendet, um den Zugriff auf ein Objekt zu steuern, indem ein Stellvertreter (Proxy) eingeführt wird. Ein Proxy agiert als Vermittler für ein anderes Objekt und bietet eine zusätzliche Ebene der Abstraktion und Kontrolle. Dieses Pattern ist besonders nützlich, wenn direkte Zugriffe auf das Zielobjekt aus Gründen der Leistungsoptimierung, Sicherheit, Zugriffskontrolle oder Nachverfolgbarkeit nicht wünschenswert sind.

Grundlegendes Konzept

Ein Proxy ist eine Klasse, die die gleiche Schnittstelle wie das Zielobjekt implementiert. Dadurch kann der Proxy als Ersatz für das echte Objekt fungieren und Operationen an das Zielobjekt weiterleiten, ggf. unter Hinzufügung eigener Logik. Es gibt mehrere Arten von Proxies, darunter der Schutzproxy, der Remote-Proxy, der Virtual-Proxy und der Cache-Proxy. Jeder dieser Proxies hat eine spezifische Aufgabe und wird in unterschiedlichen Szenarien eingesetzt.

Struktur des Proxy-Design-Patterns

Das Proxy-Design-Pattern besteht aus folgenden Hauptkomponenten:

1. Subject (Subjekt): Dies ist eine Schnittstelle oder abstrakte Klasse, die sowohl vom RealSubject als auch vom Proxy implementiert wird. Sie deklariert die gemeinsamen Methoden.
2. RealSubject (Reales Subjekt): Dies ist die eigentliche Klasse, die die wesentliche Geschäftslogik implementiert.
3. Proxy: Diese Klasse implementiert die gleiche Schnittstelle wie das RealSubject und enthält eine Referenz auf ein RealSubject. Der Proxy steuert den Zugriff auf das RealSubject.

Klassendiagramm

+--------------------+        +------------------+
|     Subject        |<-------|      Proxy       |
+--------------------+        +------------------+
| +operation()       |        | +operation()     |
+--------------------+        +--------+---------+
                              | -realSubject     |
                              +--------+---------+
                                       |
                                       |
                                       v
                              +--------+---------+
                              |    RealSubject   |
                              +------------------+
                              | +operation()     |
                              +------------------+

Beispielimplementierung in Java

Hier ein Beispiel, um das Proxy-Design-Pattern in Java zu veranschaulichen.

Schritt 1: Definition der Subject-Schnittstelle

public interface Subject {
    void request();
}Code-Sprache: PHP (php)

Schritt 2: Implementierung der RealSubject-Klasse

public class RealSubject implements Subject {
    @Override
    public void request() {
        System.out.println("RealSubject: Handling request.");
    }
}Code-Sprache: PHP (php)

Schritt 3: Implementierung der Proxy-Klasse

public class Proxy implements Subject {
    private RealSubject realSubject;

    @Override
    public void request() {
        if (realSubject == null) {
            realSubject = new RealSubject();
        }
        System.out.println("Proxy: Delegating request to RealSubject.");
        realSubject.request();
    }
}Code-Sprache: PHP (php)

Schritt 4: Nutzung des Proxies

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Subject proxy = new Proxy();
        proxy.request();
    }
}Code-Sprache: JavaScript (javascript)

In diesem Beispiel kontrolliert der Proxy den Zugriff auf das RealSubject, indem er die Instanziierung des RealSubject verzögert, bis es tatsächlich benötigt wird. Dies ist ein Beispiel für einen Virtual-Proxy.

Varianten des Proxy-Patterns

Schutz-Proxy

Ein Schutz-Proxy kontrolliert den Zugriff basierend auf Berechtigungen des Benutzers. Dies ist besonders nützlich in sicherheitskritischen Anwendungen.

public class ProtectionProxy implements Subject {
    private RealSubject realSubject;
    private String role;

    public ProtectionProxy(String role) {
        this.role = role;
    }

    @Override
    public void request() {
        if ("ADMIN".equals(role)) {
            if (realSubject == null) {
                realSubject = new RealSubject();
            }
            realSubject.request();
        } else {
            System.out.println("ProtectionProxy: Access denied.");
        }
    }
}Code-Sprache: PHP (php)

Remote-Proxy

Ein Remote-Proxy kapselt den Zugriff auf ein Objekt, das sich in einem anderen Adressraum befindet, beispielsweise auf einem entfernten Server.

Cache-Proxy

Ein Cache-Proxy speichert die Ergebnisse von häufigen Anfragen zwischen, um teure Zugriffe zu minimieren.

Vorteile des Proxy-Patterns

1. Trennung von Anliegen: Es ermöglicht die Trennung von Zugriffssteuerungs- oder Optimierungslogik von der eigentlichen Geschäftslogik.
2. Leistungsoptimierung: Ein Virtual-Proxy kann die Erstellung ressourcenintensiver Objekte verzögern.
3. Sicherheit: Ein Schutz-Proxy kann unbefugten Zugriff verhindern.
4. Transparenz: Die Verwendung eines Proxies ist für den Client transparent, da beide die gleiche Schnittstelle implementieren.

Nachteile des Proxy-Patterns

1. Komplexität: Die Einführung eines Proxies kann die Struktur des Codes komplizierter machen.
2. Leistungsoverhead: Der zusätzliche Abstraktionsschicht kann einen kleinen Performance-Overhead verursachen.
3. Wartungsaufwand: Die Verwaltung zusätzlicher Klassen und Schnittstellen kann den Wartungsaufwand erhöhen.

Fazit

Das Proxy-Design-Pattern ist ein vielseitiges und mächtiges Muster, das in vielen verschiedenen Szenarien nützlich sein kann. Es bietet eine zusätzliche Ebene der Kontrolle und Flexibilität, die oft in großen, komplexen Systemen benötigt wird. Durch das Verständnis und die richtige Anwendung des Proxy-Patterns können Entwickler Systeme entwerfen, die besser strukturiert, sicherer und effizienter sind.