代理模式（Proxy Pattern）详解
定义
代理模式可以看作委托别人去办事。如果你想办一件事（比如访问一个资源、操作一个文件），但因为种种原因不能直接去做，就可以通过一个中间人来帮忙。这种中间人就是代理，既可以帮你完成任务，又可以加点“附加服务”，比如检查你的权限、记录操作日志等。
生活中的例子
- 公司前台
假设你要找某位公司高管谈事情，你不能直接冲进高管办公室，而是要先经过前台。前台会判断你有没有预约，或者是否符合要求。前台就相当于代理，高管则是真实对象。 - 明星经纪人
你想请一位明星参加活动，不会直接联系明星，而是通过经纪人。经纪人会筛选请求、谈价格，最后安排明星工作。这里，经纪人是代理，明星是真实对象。 - 网购快递
当你网购时，快递公司是你的代理。你买的东西最终是由快递送到你手上，商家并不直接交货给你，而是通过快递完成的。
为什么需要代理模式？
代理模式的核心在于控制访问和扩展功能。以下是常见需求：
- 控制访问权限：比如你不能直接访问数据库，需要验证身份。
- 优化性能：有些资源初始化很慢，通过代理延迟加载可以节省性能。
- 增加功能：可以在代理中加入日志、统计、监控等功能。
代理模式的分类
- 远程代理（Remote Proxy）
让客户端像访问本地对象一样访问远程对象。例如：RPC（远程过程调用）。 - 虚拟代理（Virtual Proxy）
延迟创建耗资源的对象，按需加载。例如：图片加载器在图片未加载时显示占位符。 - 保护代理（Protection Proxy）
控制对对象的访问权限。例如：文件操作时的权限检查。 - 智能引用代理（Smart Reference Proxy）
在对象访问时增加额外功能，例如记录访问日志或统计引用次数。
代理模式的优点和缺点
优点
- 单一职责：将真实对象的核心功能与附加功能分离。
- 灵活性强：可以动态添加功能，如权限控制、日志记录。
- 资源管理：可以有效管理复杂对象的生命周期（如延迟加载）。
缺点
- 代码复杂性增加：引入代理后，代码结构更复杂。
- 性能开销：代理模式引入了额外的操作，可能会影响性能。
使用场景
| 序号 | 场景 | 具体案例描述 | 作用与目的 |
| 1 | 延迟加载 | 图片查看器延迟加载高清图片，先显示占位符。 | 减少初始页面加载时间，提高用户体验。 |
| 2 | 远程调用 | 分布式系统中访问远程服务时，通过代理简化调用。 | 降低远程服务调用的复杂性，提高代码的可维护性和可扩展性。 |
| 3 | 权限控制 | 用户权限不足时，通过代理阻止对敏感资源的直接访问。 | 增强系统的安全性，确保只有授权用户才能访问敏感资源。 |
| 4 | 监控与日志 | 为真实对象的每次操作记录日志，用于分析和调试。 | 便于追踪系统行为，分析问题原因，优化系统性能。 |
| 5 | 事务管理 | 数据库操作时，代理处理事务的提交与回滚。 | 确保数据库操作的原子性、一致性、隔离性和持久性（ACID属性），维护数据的完整性。 |
更详细的实现步骤
- 定义抽象接口（Subject）：所有请求的公共接口。
- 实现真实对象（RealSubject）：负责处理具体的业务逻辑。
- 实现代理对象（Proxy）：
- 保存一个对真实对象的引用。
- 在真实对象的方法调用前后，添加权限检查、日志等附加功能。
- 客户端通过代理访问真实对象。
更通俗的代码说明
C++ 示例：图片延迟加载代理
#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>
using namespace std;
// 抽象接口
class Image {
public:
virtual void display() = 0;
virtual ~Image() = default;
};
// 实际图片类
class RealImage : public Image {
private:
string fileName;
void loadFromDisk() {
cout << "Loading " << fileName << " from disk..." << endl;
}
public:
RealImage(const string& fileName) : fileName(fileName) {
loadFromDisk();
}
void display() override {
cout << "Displaying " << fileName << endl;
}
};
// 代理图片类
class ProxyImage : public Image {
private:
unique_ptr<RealImage> realImage;
string fileName;
public:
ProxyImage(const string& fileName) : fileName(fileName) {}
void display() override {
if (!realImage) {
realImage = make_unique<RealImage>(fileName);
}
realImage->display();
}
};
// 客户端代码
int main() {
unique_ptr<Image> image = make_unique<ProxyImage>("test.jpg");
cout << "Image will not load until display() is called:" << endl;
image->display(); // 第一次调用会加载图片
image->display(); // 后续调用直接显示，不重新加载
return 0;
}
C# 示例：远程代理模拟
using System;
// 抽象接口
public interface IImage {
void Display();
}
// 真实图片类
public class RealImage : IImage {
private string FileName;
public RealImage(string fileName) {
FileName = fileName;
LoadFromDisk();
}
private void LoadFromDisk() {
Console.WriteLine($"Loading {FileName} from disk...");
}
public void Display() {
Console.WriteLine($"Displaying {FileName}");
}
}
// 代理图片类
public class ProxyImage : IImage {
private RealImage _realImage;
private string FileName;
public ProxyImage(string fileName) {
FileName = fileName;
}
public void Display() {
if (_realImage == null) {
_realImage = new RealImage(FileName);
}
_realImage.Display();
}
}
// 客户端代码
class Program {
static void Main(string[] args) {
IImage image = new ProxyImage("test.jpg");
Console.WriteLine("Image will not load until Display() is called:");
image.Display(); // 第一次调用加载图片
image.Display(); // 后续调用不再加载
}
}
代理模式的类图
总结
- 定义核心：代理为真实对象提供了一个间接访问的方式，方便控制权限或扩展功能。
- 实现灵活：代码可以根据需要添加日志、延迟加载或权限控制等功能。
- 理解方法：通过生活例子结合实际代码，代理模式的作用更加直观。
