设计模式十三：代理模式(Proxy Pattern)

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。

代理模式的主要角色

Subject（抽象主题）：定义真实主题和代理主题的共同接口
RealSubject（真实主题）：实现真正的业务逻辑
Proxy（代理）：包含对真实主题的引用，可以控制对真实主题的访问

代理模式的类型

虚拟代理：延迟创建开销大的对象
远程代理：为远程对象提供本地代表
保护代理：控制对原始对象的访问权限
智能引用代理：在访问对象时执行附加操作（如引用计数）

代码示例

复制代码

#include <iostream>
#include <memory>
#include <string>

// 抽象主题
class Image {
public:
    virtual ~Image() = default;
    virtual void display() = 0;
};

// 真实主题
class RealImage : public Image {
public:
    RealImage(const std::string& filename) : filename(filename) {
        loadFromDisk();
    }
    
    void display() override {
        std::cout << "Displaying " << filename << std::endl;
    }
    
private:
    void loadFromDisk() {
        std::cout << "Loading " << filename << " from disk" << std::endl;
    }
    
    std::string filename;
};

// 代理
class ProxyImage : public Image {
public:
    ProxyImage(const std::string& filename) : filename(filename), realImage(nullptr) {}
    
    void display() override {
        if (realImage == nullptr) {
            realImage = std::make_unique<RealImage>(filename);
        }
        realImage->display();
    }
    
private:
    std::string filename;
    std::unique_ptr<RealImage> realImage;
};

// 使用示例
int main() {
    ProxyImage image1("photo1.jpg");
    ProxyImage image2("photo2.jpg");
    
    // 图像第一次显示时会从磁盘加载
    image1.display();
    
    // 图像已经加载过，直接从内存显示
    image1.display();
    
    // 另一个图像第一次显示
    image2.display();
    
    return 0;
}

UML结构

要点总结

1、"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。

2、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。

3、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。

代理模式的优点

可以控制对真实对象的访问
作为真实对象和客户端之间的中介，可以增加额外的功能
可以延迟真实对象的创建和初始化
可以实现远程访问

代理模式的缺点

可能会引入额外的复杂度
可能会增加响应时间（因为多了一层代理）

适用场景

需要延迟加载（Lazy Initialization）时
需要控制对原始对象的访问权限时
需要为远程对象提供本地接口时
需要为对象访问添加日志或监控时