代理模式（Proxy）是结构型设计模式的一种，它通过提供一个替代对象来控制对原对象的访问，常用于在不改变原对象的前提下，为其添加额外功能（如权限控制、延迟加载、日志记录等）。这种模式类似于现实生活中的"代理人"或"中介"，客户端通过代理与目标对象交互。
一、核心思想与角色
代理模式的核心是"控制访问，增强功能"，通过引入代理对象，在客户端与目标对象之间建立一层中间层。其核心角色如下：
| 角色名称 | 核心职责 |
|---|---|
| 抽象主题（Subject） | 定义目标对象和代理对象的共同接口，确保代理可替代目标对象。 |
| 真实主题（RealSubject） | 实现抽象主题接口，是被代理的真实对象，包含核心业务逻辑。 |
| 代理（Proxy） | 实现抽象主题接口，内部持有真实主题的引用，在调用真实主题方法前后添加额外逻辑（如权限校验）。 |
| 客户端（Client） | 通过抽象主题接口与代理交互，无需知道代理背后是否是真实对象。 |
核心思想：代理与真实对象实现相同接口，客户端无需区分两者；代理在转发请求的同时，可添加额外操作，实现对真实对象的访问控制和功能增强。
二、实现示例（图片加载代理）
假设我们需要加载大型图片（如高清图片），直接加载可能消耗大量资源且耗时。使用代理模式可实现"延迟加载"（仅在需要显示时才真正加载图片），并添加日志记录功能：
cpp
#include <iostream>
#include <string>
// 1. 抽象主题（Subject）：图片
class Image {
public:
virtual void display() const = 0; // 显示图片
virtual ~Image() = default;
};
// 2. 真实主题（RealSubject）：高清图片
class HighResolutionImage : public Image {
private:
std::string filename; // 图片文件名
// 真实加载图片（耗时操作）
void loadFromDisk() const {
std::cout << "从磁盘加载高清图片：" << filename << std::endl;
}
public:
HighResolutionImage(const std::string& name) : filename(name) {
// 构造函数不加载图片（延迟到display时）
}
// 显示图片（实际加载并显示）
void display() const override {
loadFromDisk(); // 真实加载
std::cout << "显示高清图片：" << filename << std::endl;
}
};
// 3. 代理（Proxy）：图片代理
class ImageProxy : public Image {
private:
HighResolutionImage* realImage; // 真实图片对象（延迟初始化）
std::string filename; // 图片文件名
std::string userRole; // 用户角色（用于权限控制）
// 检查权限
bool hasPermission() const {
return userRole == "admin" || userRole == "viewer";
}
public:
// 构造函数：仅存储文件名和用户角色，不创建真实对象
ImageProxy(const std::string& name, const std::string& role)
: realImage(nullptr), filename(name), userRole(role) {}
// 显示图片：代理控制逻辑
void display() const override {
// 1. 权限校验
if (!hasPermission()) {
std::cout << "权限不足：用户" << userRole << "无法查看图片" << std::endl;
return;
}
// 2. 延迟加载：仅在需要时创建真实对象
if (!realImage) {
realImage = new HighResolutionImage(filename);
std::cout << "代理：创建真实图片对象" << std::endl;
}
// 3. 日志记录
std::cout << "代理：记录图片访问 - " << filename << std::endl;
// 4. 调用真实对象的方法
realImage->display();
}
// 析构函数：释放真实对象
~ImageProxy() override {
delete realImage;
}
};
// 客户端代码：通过代理访问图片
int main() {
// 1. 无权限用户访问
Image* proxy1 = new ImageProxy("vacation.jpg", "guest");
std::cout << "=== 游客访问 ===" << std::endl;
proxy1->display();
// 2. 有权限用户访问（首次加载）
Image* proxy2 = new ImageProxy("vacation.jpg", "viewer");
std::cout << "\n=== 查看者首次访问 ===" << std::endl;
proxy2->display();
// 3. 有权限用户再次访问（复用真实对象）
std::cout << "\n=== 查看者再次访问 ===" << std::endl;
proxy2->display();
// 释放资源
delete proxy1;
delete proxy2;
return 0;
}三、代码解析
-
抽象主题（Image） ：定义了
display()接口，是真实图片和代理的共同基类，确保代理可替代真实对象。 -
真实主题（HighResolutionImage） ：实现了高清图片的核心功能，
loadFromDisk()是耗时操作（模拟大型图片加载），display()负责实际显示。 -
代理（ImageProxy）：
- 权限控制 ：
hasPermission()检查用户是否有权限访问图片，无权限则拒绝请求。 - 延迟加载 ：仅在首次调用
display()且有权限时，才创建HighResolutionImage对象，避免不必要的资源消耗。 - 日志记录：在调用真实对象方法前记录访问日志。
- 转发请求 ：最终调用真实对象的
display()方法，完成核心功能。
- 权限控制 ：
-
客户端使用 ：客户端通过
Image接口与代理交互，无需知道是否使用了代理，实现了对真实对象的透明访问。
四、常见代理类型与适用场景
代理模式有多种变体，根据功能不同可分为：
| 代理类型 | 核心功能 | 适用场景 |
|---|---|---|
| 远程代理 | 为远程对象（如网络服务）提供本地代理，隐藏网络通信细节。 | 分布式系统、RPC框架 |
| 虚拟代理 | 延迟创建开销大的对象（如示例中的延迟加载），优化性能。 | 大型图片加载、复杂对象初始化 |
| 保护代理 | 控制对真实对象的访问，验证权限或过滤请求。 | 权限管理、敏感操作保护 |
| 智能引用代理 | 在访问对象时添加额外操作（如计数引用、自动释放、日志记录）。 | 资源管理、调试日志 |
| 缓存代理 | 缓存真实对象的结果，重复请求直接返回缓存，减少计算或网络开销。 | 数据库查询缓存、API结果缓存 |
五、核心优势与与其他模式的区别
优势
- 功能增强：在不修改真实对象的前提下，为其添加额外功能（如日志、权限），符合开闭原则。
- 控制访问：可限制对真实对象的访问（如权限校验），保护敏感资源。
- 优化性能：通过延迟加载、缓存等机制，减少不必要的资源消耗。
- 隐藏细节：如远程代理隐藏网络通信细节，客户端无需关心对象位置。
与其他模式的区别
| 模式 | 核心差异点 |
|---|---|
| 代理模式 | 控制对对象的访问，添加额外功能，代理与真实对象实现同一接口，强调"访问控制"。 |
| 装饰器模式 | 动态为对象添加功能，不控制访问，装饰器通常嵌套使用，强调"功能扩展"。 |
| 适配器模式 | 转换接口使不兼容的类协作，不改变原功能，强调"接口适配"。 |
| 外观模式 | 为复杂子系统提供简化接口，不针对单个对象，强调"简化使用"。 |
六、实践建议
- 接口一致性：代理必须与真实对象实现相同接口，确保客户端透明使用。
- 单一职责：一个代理应专注于一种功能（如要么做权限控制，要么做缓存），避免设计复杂的"万能代理"。
- 延迟初始化：对开销大的真实对象，通过代理实现延迟创建，优化系统启动速度。
- 避免过度使用：简单场景下直接使用真实对象更高效，无需引入代理增加复杂性。
代理模式的核心价值在于"在不侵入原对象的前提下，灵活控制访问并增强功能"。它通过引入中间层，实现了客户端与真实对象的解耦，同时为系统扩展提供了便利。在需要权限控制、性能优化或功能增强的场景中，代理模式是一种优雅的解决方案。