Stellvertreter (Entwurfsmuster)

Der Proxy, auch Stellvertreter genannt, ist ein Entwurfsmuster aus dem Bereich der Softwareentwicklung und gehört zu der Kategorie der Strukturmuster (Structural Patterns). Das Muster dient zum Verschieben der Kontrolle über ein Objekt auf ein vorgelagertes Stellvertreterobjekt. Es ist ein Entwurfsmuster der sogenannten Viererbande.

Ein Proxy in seiner allgemeinsten Form ist eine Klasse, die als Schnittstelle zu einem anderen „Subjekt“ auftritt. Dieses Subjekt kann beispielsweise eine Netzwerkverbindung, ein großes Objekt im Speicher, eine Datei oder eine andere Ressource sein. Als Stellvertreter dieses Subjektes kann der Proxy die Erzeugung des Subjektes sowie den Zugriff darauf steuern.

Verwendung

Der Stellvertreter hat sich in verschiedenen Anwendungsfällen als nützlich erwiesen. Je nach Verwendung unterscheidet man verschiedene Arten von Stellvertreterobjekten:

Als Remote-Proxy wird ein lokaler Stellvertreter für ein Objekt in einem anderen Adressraum bezeichnet. Er wird beispielsweise in Netzwerkanwendungen oder bei DCOM verwendet.

Ein virtueller Stellvertreter dient der Verzögerung „teurer“ Operationen auf den Zeitpunkt des tatsächlichen Bedarfs. Typische solcher teuren Operationen sind die Erzeugung oder die Veränderung eines komplexen Objektes.

Zur Durchsetzung von Zugriffsrechten auf ein Objekt kommt ein Schutzproxy zum Einsatz. Dies ist insbesondere dann nützlich, wenn unterschiedliche zugreifende Objekte verschiedene Zugriffsrechte auf das zu schützende Objekt haben sollen. Ein konkretes Beispiel für Schutzproxys sind Kernel-Proxys, welche den Zugriff auf Betriebssystemobjekte kontrollieren.

Stellvertreter kommen ebenfalls zum Einsatz, um an den eigentlichen Zugriff auf das Objekt weitere Operationen zu binden. Das Objekt bleibt damit von diesen Operationen unabhängig. Für diese Art von Stellvertretern hat sich der Begriff der Smart References etabliert. Das Zählen von Referenzen und Persistenzoperationen sind typische Anwendungsfälle.

UML-Diagramm

Klient

Der Klient stellt das Objekt dar, welches durch den Stellvertreter auf das reale Subjekt zugreift.

Stellvertreter

Der Stellvertreter bietet nach außen hin eine zum realen Subjekt identische Schnittstelle. Er verwaltet eine Referenz auf dieses und ist eventuell auch verantwortlich für dessen Erzeugung und Löschung. Weitere Verantwortlichkeiten ergeben sich aus der Art des Stellvertreters.

Subjekt

Das Subjekt definiert die gemeinsame Schnittstelle von Stellvertreter und realem Subjekt. Dadurch wird die Verwendung von Stellvertretern anstatt realer Subjekte möglich.

Reales Subjekt

Das reale Subjekt ist das durch den Stellvertreter repräsentierte Objekt.

Beispiele

Passwortschutz von einigen Methoden innerhalb einer Klasse, z. B. Klasse Konto (mit Methoden einzahlen und auszahlen).

Der Proxy ist eine neue Klasse (KontoMitPasswort) → Assoziation zur alten Konto-Klasse. Die Methoden in der Proxyklasse fragen den Benutzer nach einem Passwort und rufen dann die Methoden der Klasse Konto auf (bei richtigem Passwort).

Java RMI ist eine Möglichkeit, auf entfernte (sprich in einer anderen JVM laufende) Objekte zuzugreifen, wobei sich der Zugriff nicht von dem auf lokale Objekte unterscheidet. Dies wird durch so genannte Stubs und Skeletons erreicht, die entsprechend dem Proxy-Entwurfsmuster die Schnittstelle des jeweils entsprechenden Kommunikationspartners implementieren und den Methodenaufruf an diesen (meist über ein Netzwerk) weiterleiten.

Weiteres Anwendungsbeispiel

In Situationen, in denen mehrere Kopien eines komplexen Objektes existieren müssen, kann das Proxy-Entwurfsmuster mit dem sogenannten Flyweight-Entwurfsmuster kombiniert werden, um den Speicherbedarf zu reduzieren. Dabei wird typischerweise nur eine Instanz des komplexen Objektes erzeugt, sowie mehrere kleinere Proxy-Objekte, die auf dieses Objekt verweisen und als Schnittstelle bzw. Stellvertreter agieren. Alle Operationen auf die Proxy-Objekte werden an das ursprüngliche Objekt weitergeleitet. Existieren keine Instanzen des Proxys mehr, so kann auch das ursprüngliche Objekt aus dem Speicher entfernt werden.

Verwandte Entwurfsmuster

• Adapter
• Brücke
• Decorator

Entwurfsmuster der Viererbande

Erzeugungsmuster:  Abstrakte Fabrik | Singleton | Builder | Fabrikmethode | Prototyp

Strukturmuster:  Adapter | Brücke | Decorator | Fassade | Flyweight | Kompositum | Stellvertreter

Verhaltensmuster:  Observer | Visitor | Interpreter | Iterator | Kommando | Memento | Schablonenmethode | Strategie | Vermittler | Zustand | Zuständigkeitskette

(Klassenmuster sind kursiv dargestellt)