设计模式实战：代理模式（Proxy）

在很多系统中，我们并不会直接访问某个对象，而是通过一个"中间层"来完成访问。

例如：

访问远程服务（RPC）
数据库懒加载
权限控制
缓存代理
日志记录

客户端看起来是在访问对象本身，但实际上中间有一层"代理"。

这就是 代理模式（Proxy）。

一、代理模式解决什么问题？

一句话：

为一个对象提供一个替身（代理），以控制对该对象的访问。

关键词：

控制访问
延迟加载
权限控制
远程访问

代理对象与真实对象实现 相同接口，客户端并不知道自己访问的是代理还是原对象。

二、一个典型场景：图片懒加载

假设系统中需要加载图片，但图片文件很大：

加载速度慢
占用内存
可能根本不会被使用

如果直接创建对象：

python 复制代码

class RealImage:

    def __init__(self, filename):
        self.filename = filename
        self.load_from_disk()

    def load_from_disk(self):
        print(f"加载图片: {self.filename}")

    def display(self):
        print(f"显示图片: {self.filename}")

创建对象时就会立即加载：

python 复制代码

image = RealImage("photo.jpg")

如果系统中有很多图片，这会严重影响性能。

三、引入代理对象

我们可以创建一个代理类，在真正需要时才加载图片。

python 复制代码

class ImageProxy:

    def __init__(self, filename):
        self.filename = filename
        self.real_image = None

    def display(self):

        if self.real_image is None:
            self.real_image = RealImage(self.filename)

        self.real_image.display()

使用方式：

python 复制代码

image = ImageProxy("photo.jpg")

# 此时并不会加载图片
image.display()

输出：

复制代码

加载图片: photo.jpg
显示图片: photo.jpg

图片只有在 真正使用时才加载。

这就是 虚拟代理（Virtual Proxy）。

四、代理模式结构

代理模式通常包含三个角色：

1️⃣ Subject（抽象接口）

定义真实对象与代理对象的共同接口。

2️⃣ RealSubject（真实对象）

真正执行业务逻辑的对象。

3️⃣ Proxy（代理对象）

控制对真实对象的访问。

结构示意：

复制代码

Client
  |
Proxy
  |
RealSubject

客户端只依赖接口，不关心具体实现。

五、Python 版本的完整示例

先定义统一接口：

python 复制代码

from abc import ABC, abstractmethod

class Image(ABC):

    @abstractmethod
    def display(self):
        pass

真实对象：

python 复制代码

class RealImage(Image):

    def __init__(self, filename):
        self.filename = filename
        self.load()

    def load(self):
        print(f"加载图片: {self.filename}")

    def display(self):
        print(f"显示图片: {self.filename}")

代理对象：

python 复制代码

class ImageProxy(Image):

    def __init__(self, filename):
        self.filename = filename
        self.real_image = None

    def display(self):

        if not self.real_image:
            self.real_image = RealImage(self.filename)

        self.real_image.display()

客户端：

python 复制代码

image = ImageProxy("test.jpg")

print("对象创建完成")

image.display()

运行结果：

复制代码

对象创建完成
加载图片: test.jpg
显示图片: test.jpg

可以看到：

对象创建时没有加载图片
第一次访问才真正创建对象

六、代理模式常见类型

代理模式有很多变种，常见的包括：

1 虚拟代理（Virtual Proxy）

控制资源加载，例如：

图片懒加载
大对象初始化

2 远程代理（Remote Proxy）

代表远程对象，例如：

RPC 调用
微服务客户端
gRPC

客户端看起来像调用本地对象，其实是远程调用。

3 保护代理（Protection Proxy）

控制访问权限，例如：

用户权限校验
API 权限控制

示例：

python 复制代码

if not user.is_admin:
    raise PermissionError

4 缓存代理（Cache Proxy）

在访问真实对象前增加缓存。

例如：

Redis 缓存
API 缓存
查询缓存

七、代理模式 vs 装饰器模式

很多人会混淆这两个模式。

对比	代理模式	装饰器模式
目的	控制访问	增强功能
是否强调叠加	不强调	强调
使用场景	权限、远程、懒加载	日志、缓存、监控

一句话总结：

代理关注"控制访问"，装饰器关注"增强功能"。

八、真实项目中的应用

代理模式在真实项目中非常常见。

例如：

1 ORM 懒加载

在 Django / SQLAlchemy 中：

python 复制代码

user.posts

第一次访问才会查询数据库。

2 RPC 客户端

调用远程服务：

python 复制代码

user_service.get_user(1001)

看起来像本地调用，其实是网络请求。

3 缓存代理

python 复制代码

def get_user(id):

    if cache.exists(id):
        return cache.get(id)

    user = db.query(id)
    cache.set(id, user)

    return user

缓存层本质上就是代理。

九、代理模式优缺点

优点

控制对象访问
支持懒加载
可以增加权限控制
可以加入缓存

缺点

增加系统复杂度
代理类可能变多
调试时层级增加

十、一句话总结

代理模式的核心是：为对象增加一个"中间层"，控制对对象的访问。

这个中间层可以实现：

权限控制
懒加载
远程调用
缓存

在现代系统中，代理模式几乎无处不在。