C++设计模式之代理模式

动机

在面向对象系统中，有些对象由于某种原因（比如对象创建的开销很大，或者某些操作需要安全控制，或者需要进程外的访问等），直接访问会给使用者、或者系统结构带来很多麻烦。

如何在不失去透明操作对象的同时来管理/控制这些对象特有的复杂性？增加一层间接层是软件开发中常见的解决方式。

代码示例

cpp 复制代码

class ISubject{
public:
    virtual void process();
};


//Proxy的设计
class SubjectProxy: public ISubject{
    
    
public:
    virtual void process(){
        //对RealSubject的一种间接访问
        //....
    }
};

class ClientApp{
    
    ISubject* subject;
    
public:
    
    ClientApp(){
        subject=new SubjectProxy();
    }
    
    void DoTask(){
        //...
        subject->process();
        
        //....
    }
};

Proxy模式定义

为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。

以下是一个简单的 C++ 代理模式的例子，其中实现了一个图片加载的代理。

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <string>

// Subject 接口
class Image {
public:
    virtual void display() const = 0;
};

// RealSubject 类
class RealImage : public Image {
private:
    std::string filename;

public:
    RealImage(const std::string& filename) : filename(filename) {
        loadImage();
    }

    void loadImage() {
        std::cout << "Loading image: " << filename << std::endl;
    }

    void display() const override {
        std::cout << "Displaying image: " << filename << std::endl;
    }
};

// Proxy 类
class ImageProxy : public Image {
private:
    RealImage* realImage;
    std::string filename;

public:
    ImageProxy(const std::string& filename) : realImage(nullptr), filename(filename) {}

    void display() const override {
        if (realImage == nullptr) {
            realImage = new RealImage(filename);
        }
        realImage->display();
    }
};

// Client 代码
int main() {
    // 使用代理加载图片，实际图片加载在需要显示时进行
    Image* image = new ImageProxy("sample.jpg");

    // 第一次显示图片，会触发加载
    image->display();

    // 第二次显示图片，直接使用已加载的图片
    image->display();

    return 0;
}

在这个例子中，Image 是代理模式的 Subject 接口，RealImage 是 RealSubject 类，负责实际加载和显示图片。ImageProxy 是代理类，用于延迟加载和控制对 RealImage 对象的访问。客户端通过代理类使用图片，代理类在需要时创建或使用实际图片对象。
要点总结

"增加一层间接层"是软件系统中对许多复杂问题的一种常见解决方法。在面向对象系统中，直接使用某些对象会带来很多问题，作为间接层的proxy对象便是解决这一问题的常用手段。

具体proxy设计模式的实现方法、实现粒度都相差很大，有些可能对单个对象做细粒度的控制，如copy-on-write技术，有些可能对组件模块提供抽象代理层，在架构层次对对象做proxy。

Proxy并不一定要求保持接口完整的一致性，只要能够实现间接控制，有时候损及一些透明性是可以接受的。