Head First: Design Patterns - 프록시 패턴(Proxy Pattern): 보호 프록시(protection proxy)

디자인 패턴: 프록시 패턴(Proxy Pattern)

이 포스팅은 Head First: Design Patterns 책을 보고, 개인적으로 정리한 포스팅입니다.

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Proxy Pattern 이란?

프록시 패턴(Proxy Pattern) 은 어떤 객체에 대한 접근을 제어하기 위한 용도로, 대리인이나 대변인에 해당하는 객체를 제공하는 패턴이다.

프록시 패턴을 사용하면 원격 객체라든가 생성하기 힘든 객체, 보안이 중요한 객체와 같은 다른 객체에 대한 접근을 제어하는 대변자 객체를 만들 수 있다.

먼저 Proxy Pattern에서 사용되는 용어와 방법들을 알아보고, 예제를 들겠다.

프록시에서 접근을 제어하는 방법

• 원격 프록시(remote proxy)를 써서 원격 객체에 대한 접근을 제어할 수 있다.
• 가상 프록시(virtual proxy)를 써서 생성하기 힘든 자원에 대한 접근을 제어할 수 있다.
• 보호 프록시(protection proxy)를 써서 접근 권한이 필요한 자원에 대한 접근을 제어할 수 있다.

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보호 프록시(Protection Proxy)

보호 프록시는 접근권한을 바탕으로 객체에 대한 접근을 제어하는 프록시이다.

자바의 java.lang.reflect 패키지에 들어있는 프록시 기능을 이용하면 즉석에서 한개 이상의 인터페이스를 구현하고 메소드 호출을 지정해 준 클래스에 전달할 수 있는 프록시 클래스를 만들 수 있다.

실제 프록시 클래스는 실행 중에 생성되기 때문에 동적 프록시(Dynamic Proxy)라고 부른다.

• 프록시는 Proxy와 InvocationHandlerClass 두개의 클래스로 구성된다.
• Proxy클래스는 자바에 의해 생성되며 Subject 인터페이스 전체를 구현한다.
• InvocationHandler 클래스는 Proxy 객체에 대한 모든 메소드 호출을 전달받는 InvocationHandler를 제공해야한다. InvocationHandler에서 RealSubject 객체에 있는 메소드에 대한 접근을 제어한다.

Proxy 클래스는 자바가 만들어주기 때문에, Proxy 클래스에게 무슨 일을 할 지 알려주기 위한 방법이 필요하다.

Proxy를 직접 구현하지 않기 때문에 필요한 코드를 만들 수 없는데, 이 코드를 InvocationHandlerClass에 집어넣음으로써, Proxy에서 메소드 호출을 받으면 항상 InvocationHandlerClass에 진짜 작업을 부탁하게끔 만든다.

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객체마을 결혼 정보

고객들이 서로 상대방을 평가할 수 있는 기능을 갖춘 결혼 정보 서비스를 만들었다고 가정하자.

이 서비스는 어떤 사람에 대한 정보를 설정하거나 가져올 수 있게 해주는 PersonBean을 중심으로 돌아간다.

public interface PersonBean {
  String getName();
  String getGender();
  String getInterests();
  int getHotOrNotRating();

  void setName(String name);
  void setGender(String gender);
  void setInterests(String interests);
  void setHotOrNotRating(int rating); 
}

하지만 단지 위의 인터페이스를 구현한다면, 자기가 직접 자기 점수를 메긴다거나, 다른 고객의 정보를 수정할 수 있게 된다. (어떤 클라이언트에서든지 모든 메소드를 마음대로 호출할 수 있기 때문이다.)

이런 경우에 보호 프록시(Protection Proxy)를 사용해야 한다.

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PersonBean 용 동적 프록시(Dynamic Proxy) 만들기

자바 API의 동적 프록시 기술을 활용해서 보호 프록시를 만들어 보자.

1단계: InvocationHandler 만들기

InvocationHandler에서는 프록시의 행동을 구현한다.

프록시 클래스 및 객체를 만드는 일은 자바에서 알아서 해주기 때문에, 프록시의 메소드가 호출되었을 때 할 일을 지정해주는 핸들러만 만들면 된다.

호출 핸들러는 두개 만들어야 한다. 하나는 자기 자신을 위한 핸들러, 다른 하나는 타인을 위한 핸들러.

호출 핸들러(Invocation Handler)는 다음과 같이 생각하면 된다.

프록시의 메소드가 호출되면 프록시에서는 그 호출을 호출 핸들러에게 넘긴다.

하지만 호출 핸들러는 호출된 메소드가 무엇이든 무조건 핸들러의 invoke() 메소드가 호출된다.

import java.lang.reflect.*;

public class OwnerInvocationHandler implements InvocationHandler { 
    PersonBean person;

    public OwnerInvocationHandler(PersonBean person) {
        this.person = person;
    }

    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws IllegalAccessException {

    try {
        if (method.getName().startsWith("get")) {
          return method.invoke(person, args);
        } else if (method.getName().equals("setHotOrNotRating")) {
          throw new IllegalAccessException();
        } else if (method.getName().startsWith("set")) {
          return method.invoke(person, args);
        } 
    } catch (InvocationTargetException e) {
    	e.printStackTrace();
    } 
        return null;
    }
}

• InvocationHandler는 java.lang.reflect 패키지에 들어있다. 호출 핸들러는 반드시 InvocationHandler 인터페이스를 구현해야 한다.
• 생성자를 통해 전달받은 주 객체에 대한 레퍼런스를 저장한다.
• 호출하는 주 객체가 무엇인지, 호출하는 메소드가 무엇인지에 따라 주 객체의 메소드를 호출할지, 예외를 던질지 정한다.

2단계: 동적 프록시를 생성하는 코드 작성

Proxy 클래스를 생성하고 Proxy 객체 인스턴스를 만들어야 한다. (OwnerInvocationHandler 혹은 NonOwnerInvocationHandler한테 넘겨주는 프록시를 만든다.)

PersonBean getOwnerProxy(PersonBean person) {
    return (PersonBean) Proxy.newProxyInstance( 
        person.getClass().getClassLoader(),
        person.getClass().getInterfaces(),
        new OwnerInvocationHandler(person));
}

PersonBean getNonOwnerProxy(PersonBean person) {
    return (PersonBean) Proxy.newProxyInstance(
        person.getClass().getClassLoader(),
        person.getClass().getInterfaces(),
        new NonOwnerInvocationHandler(person));
}

• Person 객체(실제 주 객체)를 인자로 받아오고 프록시를 리턴한다. 프록시의 인터페이는 주 객체의 인터페이스와 같기 때문에 리턴 타입은 PersonBean 이다.
• 리턴 문에서 프록시를 생성한다. 코드 설명은 다음과 같다.
  • line 2: Proxy 클래스에 있는 newProxyInstance라는 정적 메소드를 써서 프록시를 생성한다.
  • line 3: person의 클래스로더를 인자로 전달한다.
  • line 4: 프록시에서 구현해야 하는 인터페이스도 인자로 전달해야 한다..
  • line 5: 호출 핸들러의 인자로 person을 전달하며, 호출 핸들러인 OwnerInvocationHandler도 인자로 전달해야 한다.

3단계: PersonBean 객체를 적절한 프록시로 감싼다.

PersonBean 객체를 사용하는 객체는 고객 자신의 객체거나, 다른 고객의 객체 중 하나이다.

어떤 경우든 해당 PersonBean에 따라 적절한 프록시를 생성해야 한다.

• OwnerInvocationHandler: 자기 자신 빈에 직접 접근하는 경우
• NonOwnerInvocationHandler: 다른 사람의 빈에 접근하는 경우

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기타 다른 프록시들

• 방화벽 프록시(Firewall Proxy): 일련의 네트워크 자원에 대한 접근을 제어함으로써 주 객체를 "나쁜" 클라이언트들로부터 보호해 준다.
• 스마트 레퍼런스 프록시(Smart Reference Proxy): 주 객체가 참조될 때마다 추가 행동을 제공한다.
• 캐싱 프록시(Caching Proxy): 비용이 많이 드는 작업의 결과를 임시로 저장해 준다. 여러 클라이언트에서 결과를 공유하게 해 줌으로써 계산 시간 또는 네트워크 지연을 줄여주는 효과도 있다.
• 동기화 프록시(Synchronization Proxy): 여러 스레드에서 주 객체에 접근하는 경우에 안전하게 작업을 처리할 수 있게 해준다.
• 복잡도 숨김 프록시(Complexity Hiding Proxy): 복잡한 클래스들의 집합에 대한 접근을 제어하고, 그 복잡도를 숨겨준다. 퍼사드 프록시(Facade Proxy)라고 부르기도 한다.
  • 퍼사드 프록시에서는 접근을 제어하지만 퍼사트 패턴에서는 대체 인터페이스만 제공한다는 점이 차이점이다.
• 지연 복사 프록시(Copy-On-Write Proxy): 클라이언트에서 필요로 할 때까지 객체가 복사되는 것을 지연시킴으로써 객체의 복사를 제어한다. (변형된 가상 프록시라고 할 수 있다.)

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구현 및 테스트 코드

• https://github.com/PaengE/HeadFirst_DesignPatterns/tree/main/src/headfirst/designpatterns/proxy/javaproxy

PaengE/HeadFirst_DesignPatterns