Proxy Pattern

6 분 소요

1. Proxy Pattern

프록시(Proxy) - 대리자, 대리인

패턴 이름에서 알 수 있듯이 실제 객체를 대신하는 대리인 객체가 존재하는 패턴입니다.

프록시 객체는 대리인으로써 외부 요청을 대신 받아줍니다.
프록시 객체는 실제 서비스를 수행하는 객체를 내부 멤버로 가지고 있습니다.
특정 객체의 실제 기능이 수행되기 전이나 후에 필요한 로직을 추가적으로 처리할 수 있습니다.
- 특정 클래스의 메소드를 직접 변경하지 않고 기능을 확장할 수 있습니다.
- 프록시 객체의 확장된 기능으로 실제 객체 로직 수행 결과가 바뀌면 안 됩니다.

1.1. Structure

프록시 패턴은 다음과 같은 구조를 가집니다.

클라이언트(Client)
- Subject 인터페이스의 구현체가 제공하는 기능을 사용하는 객체입니다.
주체(Subject)
- 제공해야하는 어떤 기능들을 명시한 인터페이스입니다.
- Proxy 객체나 RealSubject 객체는 주체 인터페이스를 확장합니다.
프록시(Proxy)
- Client 객체의 요청을 대신 받아주는 객체입니다.
- 전달받은 요청을 RealSubject 객체에게 전달합니다.
- RealSubject 객체가 일을 수행하기 전이나 후에 필요한 로직을 처리합니다.
실제 주체(RealSubject)
- 인터페이스에서 명시한 기능을 실제로 처리하는 객체입니다.

https://en.wikipedia.org/wiki/Proxy_pattern

1.2. Strength and Weakness

다음과 같은 장점들을 가집니다.

주체 클래스 객체가 로딩(loading)되기 전에 프록시 객체를 통해 참조 가능합니다.
주체 클래스 기능을 수정하지 않고도 프록시 객체를 사용하 기능을 확장할 수 있습니다.
주체 클래스 객체에 대한 접근 제어 및 보호가 가능합니다.

다음과 같은 단점들을 가집니다.

불필요한 프록시 클래스는 코드의 가독성을 떨어뜨립니다.
객체 생성이 한 단계 더 늘어났기 때문에 잦은 객체 생성은 성능을 나쁘게 만듭니다.

2. Types of Proxy Instance

대표적으로 세 가지 프록시 객체가 있습니다. 프록시 객체가 수행하는 일에 따라 종류가 정해집니다.

가상 프록시(Virtual Proxy)
- 요청이 있을 때만 고비용 객체를 생성합니다.
- 필요 시점까지 객체의 생성을 연기하여 해당 객체가 생성된 것처럼 동작하도록 만드는 패턴입니다.
- 만드는데 많은 비용이 들어가는 객체에 대한 생성, 접근 시점을 제어합니다.
원격 프로시(Remote Proxy)
- 다른 시스템에 위치하는 원격 객체의 역할을 대신 수행합니다.
- 원격 프록시 객체가 대변하는 원격 시스템에 위치한 객체를 마치 로컬(local)에 있는 것처럼 사용할 수 있습니다.
보호 프록시(Protection Proxy)
- 주체 클래스에 대한 접근을 제어하기 위해 사용합니다.
- 클라이언트 객체가 주체 클래스에 대한 접근시 이를 허용할 것인지 아닌지에 대한 제어를 수행합니다.
- 클라이언트 별로 접근 제어 권한이 다를 때 유용하게 사용됩니다.

3. Practice

간단한 예제 코드를 작성해보겠습니다.

3.1. Virtual Proxy

요청이 있기 전까지 고비용 객체 생성을 미룹니다.

3.1.1. VirtualSubject Interface

특정 데이터를 출력합니다.

package blog.in.action.virtual;

public interface VirtualSubject {

    void print();
}

3.1.2. VirtualRealSubject Class

실제 비즈니스 로직을 수행합니다. 생성되기까지 1초가 필요한 고비용 객체입니다.

package blog.in.action.virtual;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

@Slf4j
public class VirtualRealSubject implements VirtualSubject {

    public VirtualRealSubject() {
        try {
            log.info("wait for loading...");
            Thread.sleep(1000);
            log.info("finish");
        } catch (InterruptedException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }

    @Override
    public void print() {
        log.info("print something");
    }
}

3.1.3. VirtualProxy Class

가상 프록시 객체입니다. 실제 주체 클래스의 생성을 최대한 미룬 후 클라이언트가 print 메소드를 호출하는 시점에 생성합니다.

package blog.in.action.virtual;

public class VirtualProxy implements VirtualSubject {

    private VirtualRealSubject realSubject;

    @Override
    public void print() {
        if (realSubject == null) {
            this.realSubject = new VirtualRealSubject();
        }
        realSubject.print();
    }
}

3.1.4. VirtualClient Class

VirtualSubject 구현 객체에 의존하는 클라이언트 클래스입니다.

클라이언트 객체를 만들기 위해선 VirtualSubject 구현체가 필요합니다.
print 메소드에서 특정 결과에 따라 VirtualSubject 구현체의 print 메소드를 사용할 수도 있고 아닐 수도 있습니다.

다음과 같은 경우의 수를 나눠 생각해보면 가상 프록시 객체를 만드는 것이 이득입니다.

VirtualSubject 구현체의 print 메소드가 호출되지 않는 경우
- VirtualRealSubject 객체를 생성해서 주입한다면 불필요하게 1초를 사용한 것입니다.
- VirtualProxy 객체를 생성해서 주입한다면 추가적인 기다림이 없습니다.
VirtualSubject 구현체의 print 메소드가 호출되는 경우
- VirtualRealSubject 객체를 1초에 걸쳐 생성한 후 주입하였기 때문에 즉시 사용할 수 있습니다.
- VirtualProxy 객체를 생성해서 주입한 후 실제 print 메소드가 호출될 때 1초에 걸쳐 VirtualRealSubject 객체를 생성 후 사용합니다.

package blog.in.action.virtual;

import lombok.extern.log4j.Log4j2;

import java.util.concurrent.ThreadLocalRandom;

@Log4j2
public class VirtualClient {

    private final VirtualSubject virtualSubject;

    public VirtualClient(VirtualSubject virtualSubject) {
        this.virtualSubject = virtualSubject;
    }

    public void print() {
        log.info("business logic inside");
        var result = ThreadLocalRandom.current().nextBoolean();
        if (result) {
            virtualSubject.print();
        }
    }
}

3.1.5. Test

package blog.in.action.virtual;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.junit.jupiter.api.Test;

@Slf4j
class VirtualClientTest {

    @Test
    void printByVirtualProxy() {

        var start = System.currentTimeMillis();
        VirtualClient client = new VirtualClient(new VirtualProxy());
        client.print();
        var end = System.currentTimeMillis();


        log.info("{} milli seconds", end - start);
    }

    @Test
    void printByVirtualRealSubject() {

        var start = System.currentTimeMillis();
        VirtualClient client = new VirtualClient(new VirtualRealSubject());
        client.print();
        var end = System.currentTimeMillis();

        log.info("{} milli seconds", end - start);
    }
}

printByVirtualProxy method

가상 프록시를 사용한 코드입니다.

print 메소드 내부에서 VirtualSubject 구현체가 사용되지 않은 경우 1ms 소요됩니다.

47:22.874 [main] INFO blog.in.action.virtual.VirtualRealSubject -- wait for loading...
47:23.880 [main] INFO blog.in.action.virtual.VirtualRealSubject -- finish
47:23.881 [main] INFO blog.in.action.virtual.VirtualClient -- business logic inside
47:23.881 [main] INFO blog.in.action.virtual.VirtualClientTest -- 1057 milli seconds

printByVirtualRealSubject method

실제 객체를 사용한 코드입니다. print 메소드 내부에서 VirtualSubject 구현체가 사용되든 되지 않든 항상 1초 이상이 소요됩니다.

print 메소드 내부에서 VirtualSubject 구현체가 사용되지 않았지만 1057ms 소요됩니다.

47:22.874 [main] INFO blog.in.action.virtual.VirtualRealSubject -- wait for loading...
47:23.880 [main] INFO blog.in.action.virtual.VirtualRealSubject -- finish
47:23.881 [main] INFO blog.in.action.virtual.VirtualClient -- business logic inside
47:23.881 [main] INFO blog.in.action.virtual.VirtualClientTest -- 1057 milli seconds

3.2. Remote Proxy

타 시스템에 있는 객체를 로컬에 위치한 객체처럼 사용하기 위한 프록시 패턴입니다. 자바(Java)에서는 RMI(Remote Method Invocation)이라는 API 기능을 제공합니다. RMI 서버와 클라이언트 개발이 필요하기 때문에 이번 포스트에선 간단하게 개념만 살펴보겠습니다.

원격 프록시
- 원격 객체에 대한 로컬 대변자 역할을 수행합니다.
- 프록시 메소드를 호출하면 네트워크를 통해 명령이 전달됩니다.
- 원격 객체의 메소드가 호출됩니다.
- 결과는 다시 네트워크를 타고 반환되어 클라이언트에게 전달됩니다.
- 스텁(stub)이라고 부르기도 합니다.
원격 객체
- 다른 JVM 힙(heap) 메모리에서 존재하는 객체입니다.
- 일반적으로 다른 주소 공간에 존재하는 원격 객체입니다.
- 프록시로부터 전달된 명령을 이해하고 적합한 메소드를 호출하는 스켈레톤(skeleton)에 의해 실행됩니다.

https://gre-eny.tistory.com/253

3.3. Protection Proxy

주체 클래스에 대한 접근, 사용을 제어하기 위한 프록시 패턴입니다. 권한이 있는 경우에만 출력이 가능한 보호 프록시 객체를 만들어보겠습니다.

3.3.1. AUTHORITY enum

두 개의 권한이 존재합니다.
- ADMIN(관리자)
- NORMAL(일반)
accessLevel 값이 낮을수록 권한이 높습니다.

package blog.in.action.protection;

public enum Authority {

    ADMIN(0),
    NORMAL(1);

    private final int accessLevel;

    Authority(int accessLevel) {
        this.accessLevel = accessLevel;
    }

    public boolean accessible(Authority authority) {
        return (this.accessLevel - authority.accessLevel) >= 0;
    }
}

3.3.2. ProtectionSubject Interface

printForNormal 메소드
- 일반 권한이 필요한 문서를 출력합니다.
printForAdmin 메소드
- 관리자 권한 필요한 문서를 출력합니다.

package blog.in.action.protection;

public interface ProtectionSubject {

    void printForNormal(User authority);

    void printForAdmin(User authority);
}

3.3.3. ProtectionRealSubject Class

실제 구현 클래스입니다. 전달받은 권한 객체를 사용해 비즈니스 로직을 수행합니다.

전달받은 권한 객체의 정보를 로그로 출력합니다.

package blog.in.action.protection;

import lombok.extern.log4j.Log4j2;

@Log4j2
public class ProtectionRealSubject implements ProtectionSubject {

    @Override
    public void printForNormal(User user) {
        log.info("something to print for {}", user);
    }

    @Override
    public void printForAdmin(User user) {
        log.info("something to print for {}", user);
    }
}

3.3.4. ProtectionProxy Class

프린트 메소드 별로 사용자 객체의 권한을 확인합니다.
권한이 없는 경우 예외를 던집니다.

package blog.in.action.protection;

import static blog.in.action.protection.Authority.ADMIN;
import static blog.in.action.protection.Authority.NORMAL;

public class ProtectionProxy implements ProtectionSubject {

    private final ProtectionSubject subject;

    public ProtectionProxy() {
        this.subject = new ProtectionRealSubject();
    }

    @Override
    public void printForNormal(User user) {
        if (!NORMAL.accessible(user.authority())) {
            throw new RuntimeException("일반 등급 이상만 접근할 수 있습니다.");
        }
        subject.printForNormal(user);
    }

    @Override
    public void printForAdmin(User user) {
        if (!ADMIN.accessible(user.authority())) {
            throw new RuntimeException("관리자 등급 이상만 접근할 수 있습니다.");
        }
        subject.printForAdmin(user);
    }
}

3.3.5. ProtectionClient Class

ProtectionSubject 객체를 사용해 프린트를 수행합니다.

package blog.in.action.protection;

public class ProtectionClient {

    private final ProtectionSubject subject;

    public ProtectionClient(ProtectionSubject subject) {
        this.subject = subject;
    }

    public void printForAdmin(User user) {
        subject.printForAdmin(user);
    }

    public void printForNormal(User user) {
        subject.printForNormal(user);
    }
}

3.3.6. Test

package blog.in.action.protection;

import org.junit.jupiter.api.Test;

import static org.junit.jupiter.api.Assertions.assertEquals;
import static org.junit.jupiter.api.Assertions.assertThrows;

class ProtectionClientTest {

    @Test
    void user_is_admin_when_print() {

        var user = new User("Junhyunny", Authority.ADMIN);
        var sut = new ProtectionClient(new ProtectionProxy());


        sut.printForNormal(user);
        sut.printForAdmin(user);
    }

    @Test
    void user_is_normal_when_print() {

        var user = new User("Junhyunny", Authority.NORMAL);
        var sut = new ProtectionClient(new ProtectionProxy());


        sut.printForNormal(user);
        var throwable = assertThrows(RuntimeException.class, () -> sut.printForAdmin(user));
        assertEquals("관리자 등급 이상만 접근할 수 있습니다.", throwable.getMessage());
    }
}

client_is_admin_when_print 테스트 결과

사용자가 ADMIN 권한을 가졌으므로 모든 출력에 성공합니다.

11:57:24.509 [main] INFO blog.in.action.protection.ProtectionRealSubject -- something to print for User[name=Junhyunny, authority=ADMIN]
11:57:24.512 [main] INFO blog.in.action.protection.ProtectionRealSubject -- something to print for User[name=Junhyunny, authority=ADMIN]

client_is_normal_when_print 테스트 결과

사용자가 NORMAL 권한을 가졌으므로 일반 사용자를 위한 출력만 성공합니다.

11:57:24.522 [main] INFO blog.in.action.protection.ProtectionRealSubject -- something to print for User[name=Junhyunny, authority=NORMAL]

TEST CODE REPOSITORY

https://github.com/Junhyunny/blog-in-action/tree/master/2021-10-31-proxy-pattern

REFERENCE

Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software
https://coding-factory.tistory.com/711
https://developside.tistory.com/80
https://dailyheumsi.tistory.com/201
https://gre-eny.tistory.com/253
프록시(Proxy) 패턴 - 완벽 마스터하기

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강준현

Proxy Pattern

1. Proxy Pattern

1.1. Structure

1.2. Strength and Weakness

2. Types of Proxy Instance

3. Practice

3.1. Virtual Proxy

3.1.1. VirtualSubject Interface

3.1.2. VirtualRealSubject Class

3.1.3. VirtualProxy Class

3.1.4. VirtualClient Class

3.1.5. Test

printByVirtualProxy method

printByVirtualRealSubject method

3.2. Remote Proxy

3.3. Protection Proxy

3.3.1. AUTHORITY enum

3.3.2. ProtectionSubject Interface

3.3.3. ProtectionRealSubject Class

3.3.4. ProtectionProxy Class

3.3.5. ProtectionClient Class

3.3.6. Test

client_is_admin_when_print 테스트 결과

client_is_normal_when_print 테스트 결과

TEST CODE REPOSITORY

REFERENCE

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참고

Out of memory error when Direct Buffer Memory allocation

Direct Memory in Java

Introduction Vagrant

Chain of Responsibility Pattern

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1. Proxy Pattern

1.1. Structure

1.2. Strength and Weakness

2. Types of Proxy Instance

3. Practice

3.1. Virtual Proxy

3.1.1. VirtualSubject Interface

3.1.2. VirtualRealSubject Class

3.1.3. VirtualProxy Class

3.1.4. VirtualClient Class

3.1.5. Test

printByVirtualProxy method

printByVirtualRealSubject method

3.2. Remote Proxy

3.3. Protection Proxy

3.3.1. AUTHORITY enum

3.3.2. ProtectionSubject Interface

3.3.3. ProtectionRealSubject Class

3.3.4. ProtectionProxy Class

3.3.5. ProtectionClient Class

3.3.6. Test

client_is_admin_when_print 테스트 결과

client_is_normal_when_print 테스트 결과

TEST CODE REPOSITORY

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Out of memory error when Direct Buffer Memory allocation

Direct Memory in Java

Introduction Vagrant

Chain of Responsibility Pattern