设计模式 - 代理模式

代理模式（Proxy Pattern）是一种结构型设计模式，广泛应用于远程调用、访问控制、缓存优化等场景。

它通过为对象提供一个代理来控制对这个对象的访问。代理对象在客户端与目标对象之间起到一个中介的作用，客户端不直接与实际对象交互，而是通过代理对象来进行调用。代理对象可以在目标对象被调用之前或之后，添加额外的功能。代理模式通过这种方式来增强对象的灵活性，同时又不会对原有对象进行修改。这种设计思想非常符合开闭原则（Open/Closed Principle），有助于代码的扩展和维护。

- - - 代理模式的分类
    - 代理模式的结构
    - 类图
    - Java代码示例
    - 现实中的应用
    - - [1. 动态代理在 RPC（远程过程调用）中的应用](#1. 动态代理在 RPC（远程过程调用）中的应用)
      - [2. 虚拟代理在图片加载中的应用](#2. 虚拟代理在图片加载中的应用)
      - [3. 保护代理在权限控制中的应用](#3. 保护代理在权限控制中的应用)
      - [4. 缓存代理在浏览器缓存中的应用](#4. 缓存代理在浏览器缓存中的应用)
    - 代理模式的优点和缺点
    - - 优点：
      - 缺点：

代理模式的分类

远程代理（Remote Proxy）：为位于不同地址空间的对象提供代理，通常是用于客户端与远程服务器之间的通信。通过代理对象隐藏实际网络连接的细节，使得客户端以为是在调用本地对象。
虚拟代理（Virtual Proxy）：用于创建开销较大的对象。当对象的创建很耗资源且不一定需要时，虚拟代理在真正需要的时候才创建真实对象，并进行延迟加载。
保护代理（Protection Proxy）：控制对目标对象的访问权限，通常用于限制一些特定用户或操作。
智能代理（Smart Proxy）：为目标对象增加一些额外的功能，例如计数器、日志记录等。

代理模式的结构

代理模式通常包含以下几个角色：

抽象主题（Subject）：定义代理类和真实对象类的接口，使得代理对象和真实对象可以互换。
真实主题（RealSubject）：实现抽象主题，定义了代理对象所代表的真实对象。
代理主题（Proxy）：实现抽象主题，并且持有一个真实主题对象的引用。代理主题可以在调用真实对象之前或者之后进行一些额外的处理。

类图

plaintext 复制代码

   Client
     |
     v
+-------------+        +-------------+
|  Subject    |<-------|  Proxy      |
+-------------+        +-------------+
      ^                      |
      |                      v
+-------------+       +-------------+
| RealSubject |       | (Hold Reference to)
+-------------+       | RealSubject   |
                      +-------------+

Java代码示例

以银行账户访问为例：

java 复制代码

// Step 1: 创建一个接口
interface BankAccount {
    void deposit(double amount);
    void withdraw(double amount);
    double getBalance();
}

// Step 2: 实现真实对象类
class RealBankAccount implements BankAccount {
    private double balance;

    public RealBankAccount(double balance) {
        this.balance = balance;
    }

    @Override
    public void deposit(double amount) {
        balance += amount;
        System.out.println("Deposited " + amount + ", Current Balance: " + balance);
    }

    @Override
    public void withdraw(double amount) {
        if (amount <= balance) {
            balance -= amount;
            System.out.println("Withdrew " + amount + ", Current Balance: " + balance);
        } else {
            System.out.println("Insufficient funds");
        }
    }

    @Override
    public double getBalance() {
        return balance;
    }
}

// Step 3: 创建代理对象类
class BankAccountProxy implements BankAccount {
    private RealBankAccount realBankAccount;
    private String owner;

    public BankAccountProxy(String owner, double initialBalance) {
        this.owner = owner;
        this.realBankAccount = new RealBankAccount(initialBalance);
    }

    @Override
    public void deposit(double amount) {
        System.out.println("Proxy: Deposit access granted for " + owner);
        realBankAccount.deposit(amount);
    }

    @Override
    public void withdraw(double amount) {
        System.out.println("Proxy: Withdraw access granted for " + owner);
        realBankAccount.withdraw(amount);
    }

    @Override
    public double getBalance() {
        System.out.println("Proxy: Balance access granted for " + owner);
        return realBankAccount.getBalance();
    }
}

// Step 4: 客户端代码
public class ProxyPatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        BankAccount account = new BankAccountProxy("John", 1000);
        account.deposit(500);
        account.withdraw(300);
        System.out.println("Final Balance: " + account.getBalance());
    }
}

BankAccount：定义了账户的操作，作为抽象主题。
RealBankAccount：为真实的银行账户类，实现了具体的账户操作。
BankAccountProxy：代理类，实现了对真实银行账户的代理，在每次操作之前进行一些信息打印（可以是权限校验或者日志记录等）。
客户端只与代理类 BankAccountProxy 交互，而代理类最终会调用真实的 RealBankAccount。

现实中的应用

1. 动态代理在 RPC（远程过程调用）中的应用

RPC 机制可以让客户端调用远程服务就像调用本地服务一样。RPC 系统通常会为每个远程服务提供一个代理对象，代理对象负责将调用请求转发到远程服务器上，然后将返回结果传回客户端。这样，客户端代码不需要关注底层的网络通信逻辑，只需像调用本地对象一样使用远程服务。

2. 虚拟代理在图片加载中的应用

在图形用户界面（GUI）开发中，加载大型图片文件可能会非常耗时。因此，可以使用虚拟代理来代替图片对象，在图片真正被加载之前显示一个占位符。当图片加载完成后，代理对象才会将请求委托给真实的图片对象。这种模式常见于网页浏览器、图片查看器中，以提高用户体验。

3. 保护代理在权限控制中的应用

在大型企业级应用中，保护代理可以用于控制对敏感数据的访问。例如，某些用户可能只能查看某些报表而不能修改数据。代理类可以在请求到达真实对象之前，进行权限检查，确保只有授权用户才能进行操作。这在企业的权限管理、系统安全等方面非常有用。

4. 缓存代理在浏览器缓存中的应用

代理模式在缓存中也是一个很典型的应用。例如，在浏览器中，当用户请求某个页面时，浏览器可能会先检查代理对象是否有缓存的页面副本，如果有就直接返回，从而减少对服务器的访问。这种方式可以提高系统性能，减少网络请求带来的延迟。

代理模式的优点和缺点

优点：

控制访问：代理模式可以控制对目标对象的访问，例如在保护代理中，可以实现权限管理。
增加功能：可以在不修改目标对象的前提下，通过代理对象增加额外的功能，例如日志、计数器、延迟加载等。
降低系统耦合：客户端只和代理类打交道，代理类可以屏蔽底层的复杂逻辑和实现细节。

缺点：

增加系统复杂性：代理模式增加了一个新的代理类，使系统更加复杂。
延迟请求：某些代理可能会引入请求的延迟，例如远程代理需要通过网络进行通信，而虚拟代理需要延迟真实对象的创建。