C# 代理模式

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概念

代理模式是一种结构型设计模式，它为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。在代理模式中，我们创建一个具有现有对象（称为"真实对象"或"被代理对象"）相同功能的代理对象。代理对象可以在客户端和目标对象之间起到中介的作用，并且可以通过代理对象间接地访问目标对象。这种方式可以增加额外的功能处理，例如权限校验、日志记录、事务处理等。

角色

在代理模式中，通常包含以下几个角色：

1. Subject（抽象主题角色）：定义了真实对象和代理对象的共同接口，这样在任何使用真实对象的地方都可以使用代理对象。
2. RealSubject（真实主题角色）：定义了代理所代表的真实对象，它实现了Subject接口，是代理对象所代表的真实实体。
3. Proxy（代理角色）：持有对真实对象的引用，从而可以在任何时候操作真实对象。代理对象在客户端和目标对象之间起到中介的作用，并且可以通过代理对象间接地访问目标对象。

好处

1. 功能增强：可以在不修改原有系统代码的情况下，通过代理类增加新的功能。
2. 权限控制：通过代理类控制对真实对象的访问权限，实现不同用户访问同一对象的不同权限。
3. 日志记录：通过代理类可以对真实对象的方法调用进行日志记录，方便问题追踪和系统监控。
4. 远程代理：可以将网络上的远程对象作为本地对象来访问，隐藏了远程调用的细节。

应用场景

1. 远程代理：为远程对象提供一个本地的代理对象，隐藏远程调用的复杂性。
2. 虚拟代理：根据需要动态地创建开销大的对象，如图片加载、视频流等。
3. 保护代理：控制对原始对象的访问，防止非授权访问。
4. 智能引用代理：当对象被访问时，增加一些额外的操作，如计数、懒加载等。

示例代码

以下是一个简单的 C# 代理模式实现示例，演示了虚拟代理的应用场景：

using System;

// 抽象主题角色
public interface IImage
{
    void Display();
}

// 真实主题角色
public class RealImage : IImage
{
    private string filename;

    public RealImage(string filename)
    {
        this.filename = filename;
        LoadFromDisk(filename);
    }

    private void LoadFromDisk(string filename)
    {
        Console.WriteLine($"Loading {filename}");
        // 这里模拟加载图片的过程，实际开发中可能是复杂的文件读取和网络请求
        System.Threading.Thread.Sleep(1000); // 模拟耗时操作
        Console.WriteLine($"{filename} loaded");
    }

    public void Display()
    {
        Console.WriteLine($"Displaying {filename}");
    }
}

// 代理角色
public class ProxyImage : IImage
{
    private RealImage realImage;
    private string filename;
    private bool isLoaded = false;

    public ProxyImage(string filename)
    {
        this.filename = filename;
    }

    public void Display()
    {
        if (!isLoaded)
        {
            realImage = new RealImage(filename);
            isLoaded = true;
        }
        realImage.Display();
    }
}

// 客户端代码
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        IImage image = new ProxyImage("test.jpg");

        // 假设在此时，我们不需要立即加载图片，只是占个位置

        // 稍后，当真正需要显示图片时
        image.Display(); // 此时才会真正加载图片

        Console.ReadLine();
    }
}

总结

代理模式是一种非常有用的设计模式，它通过引入代理对象来控制对真实对象的访问，从而实现功能增强、权限控制、日志记录等目的。在C#中，代理模式可以应用于多种场景，如远程调用、虚拟代理、保护代理等，提高了软件系统的灵活性和可扩展性。