设计模式 12 代理模式

设计模式 12

创建型模式（5）：工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式、原型模式
结构型模式（7）：适配器模式、桥接模式、组合模式、装饰者模式、外观模式、享元模式、代理模式
行为型模式（11）：责任链模式、命令模式、解释器模式、迭代器模式、中介者模式、备忘录模式、观察者模式、状态模式、策略模式、模板方法模式、访问者模式

文章目录

[设计模式 12](#设计模式 12)
- [代理模式（Proxy Pattern）](#代理模式（Proxy Pattern）)
- - [1 定义](#1 定义)
  - [2 结构](#2 结构)
  - [3 示例代码](#3 示例代码)
  - [4 特点](#4 特点)
  - [5 适用场景](#5 适用场景)
  - [6 与其他模式的关系](#6 与其他模式的关系)

代理模式（Proxy Pattern）

1 定义

代理模式通过创建一个代理对象来控制对另一个对象的访问。代理对象具有与原对象相同的接口，客户端可以通过代理对象访问实际的服务对象。代理对象可以在不影响客户端的情况下，对请求进行预处理或后处理。

2 结构

代理模式的结构包含以下角色：

Subject（抽象主题）: 定义了代理类和真实类的公共接口。
RealSubject（真实主题）: 实现了抽象主题的接口，是代理所代表的真实对象。
Proxy（代理）: 实现了抽象主题接口，并持有一个真实主题对象的引用。代理对象可以在调用真实对象的操作前后执行一些操作。

UML 类图

scss 复制代码

+-----------------+
|   Subject       | <--------- 抽象主题
+-----------------+                 |
| + Request()     |                 |
+-----------------+                 |
        ^                           |
        |                           |
+-----------------+         +-----------------+
|   Proxy         |         |  RealSubject    |
+-----------------+         +-----------------+
| - realSubject:  | ------- | + Request()     |
|   RealSubject   |         +-----------------+
| + Request()     |
+-----------------+

3 示例代码

假设我们有一个需要访问的图像文件对象。图像文件可能很大，所以我们希望在图像真正需要显示时才加载它。在这种情况下，我们可以使用代理模式。

抽象主题接口

csharp 复制代码

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

真实主题类

csharp 复制代码

// 真实主题类：真实的图像文件
public class RealImage : IImage
{
    private readonly string _filename;

    public RealImage(string filename)
    {
        _filename = filename;
        LoadImageFromDisk();  // 模拟加载图像文件
    }

    private void LoadImageFromDisk()
    {
        Console.WriteLine($"Loading image from disk: {_filename}");
    }

    public void Display()
    {
        Console.WriteLine($"Displaying image: {_filename}");
    }
}

代理类

csharp 复制代码

// 代理类：代理图像
public class ProxyImage : IImage
{
    private RealImage _realImage;
    private readonly string _filename;

    public ProxyImage(string filename)
    {
        _filename = filename;
    }

    public void Display()
    {
        if (_realImage == null)
        {
            _realImage = new RealImage(_filename);  // 延迟加载
        }
        _realImage.Display();
    }
}

客户端代码

csharp 复制代码

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        IImage image = new ProxyImage("test_image.jpg");

        // 图像第一次显示时，代理对象会加载真实图像
        image.Display();

        // 图像再次显示时，不需要再次加载
        image.Display();
    }
}

在这个例子中：

抽象主题 IImage : 定义了 Display() 方法，所有图像对象都必须实现这个方法。
真实主题类 RealImage : 实现了 IImage 接口，并在构造函数中模拟加载图像文件。Display() 方法显示图像。
代理类 ProxyImage : 同样实现了 IImage 接口，持有一个 RealImage 对象的引用。只有在需要时，才会加载真实的图像文件，执行延迟加载。

运行结果

运行上述代码，你会看到以下输出：

plaintext 复制代码

Loading image from disk: test_image.jpg
Displaying image: test_image.jpg
Displaying image: test_image.jpg

在这个例子中，图像在第一次调用 Display() 时才会加载，之后的调用直接显示图像，无需再次加载。这就是代理模式的延迟加载（Lazy Loading）应用。

4 特点

优点:
- 控制对象访问: 可以在不影响客户端的情况下控制对目标对象的访问。
- 延迟加载: 通过代理可以实现对象的延迟初始化，节省资源。
- 权限控制: 可以通过代理实现对敏感对象的访问控制。
缺点:
- 增加复杂性: 增加了类的数量和系统的复杂性。
- 可能引入性能开销: 代理模式可能会引入额外的处理逻辑，导致性能开销。

5 适用场景

需要延迟加载的场景: 当对象的创建成本较高且不经常使用时。
远程对象访问: 通过网络访问远程对象时，可以使用代理来隐藏复杂性。
控制访问权限: 需要对对象的访问进行权限控制时。
智能引用代理: 在访问对象时附加一些额外操作，如引用计数、日志记录等。

6 与其他模式的关系

装饰器模式: 代理和装饰器都通过代理控制对象，但装饰器用于添加行为，而代理用于控制访问。
适配器模式: 适配器模式改变接口以适配另一系统，而代理模式不改变接口，只是控制访问。

代理模式在设计复杂系统时提供了非常灵活的对象管理方式，通过合理使用代理，可以有效地提升系统的性能和安全性。