结构型模式之代理模式

模式定义

  代理模式(Proxy),为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。

模式动机

  在某些情况下,一个客户不想或者不能直接引用一个对象,此时可以通过一个称之为“代理”的第三者来实现间接引用。代理对象可以在客户端和目标对象之间起到中介的作用,并且可以通过代理对象去掉客户不能看到的内容和服务或者添加客户需要的额外服务。

  通过引入一个新的对象(如小图片和远程代理对象)来实现对真实对象的操作或者将新的对象作为真实对象的一个替身,这种实现机制即为代理模式,通过引入代理对象来间接访问一 个对象,这就是代理模式的模式动机。

用何时使: 想在访问一个类时做一些控制

如何解决: 增加中间层

关键代码: 实现与被代理类组合

模式结构

代理模式包含如下角色:

  • Subject: 抽象主题角色
  • Proxy: 代理主题角色
  • RealSubject: 真实主题角色
    image.png

代码分析

  假设这样一个场景,需要访问一个服务器,但是这个服务器不是人人都能访问,需要一些安全验证才能访问,但是这个用于安全验证的服务器也应该是一个服务器才符合常理。是对一个已经开发好的服务器增加一个用于控制访问全限的类。例如翻墙。
image.png

//抽象的服务器系统
class AbstractConmmonInterface { 
public:
	virtual void run() = 0;
};

//已经写好的系统,但是不允许直接访问
class MySystem : public AbstractConmmonInterface {
public:
	virtual void run() {
		cout << "系统启动" << endl;
	}
};

//服务器代理接口,进行身份验证后才能通过
class MySystemProxy :public AbstractConmmonInterface {
public:
	MySystemProxy(string name, string password) {
		this->mUserName = name;
		this->mUserPassword = password;
		pSystem = new MySystem;
	}
	virtual void run() {
		if (CheckAuthority()) {
			cout << "用户名和密码正确,验证通过" << endl;
			pSystem->run();
		}
		else {
			cout << "用户名或者密码错误,权限不足!" << endl;
		}
	}
	~MySystemProxy() {
		if (pSystem != nullptr) {
			delete pSystem;
			pSystem = nullptr;
		}
	}
private:
	bool CheckAuthority() {
		if (mUserName == "admin" && mUserPassword == "admin")
			return true;
		return false;
	}


private:
	MySystem* pSystem; //代理系统也是一个系统
	string mUserName;
	string mUserPassword;
};

void test1() {
	MySystemProxy* proxy = new MySystemProxy("root", "admin");
	proxy->run();
	delete proxy;

	proxy = new MySystemProxy("admin", "admin");
	proxy->run();
	delete proxy;
	proxy = nullptr;
}

代理模式抽象出来:

/*RealSubject 类,定义Proxy所代表的真实实体*/
class RealSubject :public Subject {
public:
	virtual void Request() { cout << "真实的请求" << endl; }
};

/*Proxy类,保存一个引用使得代理可以访问实体,并提供一个与Subject的接口相同的接口,这样代理就可以用来替代实体*/
class Proxy :public Subject {
public:
	Proxy() { realSubject = new RealSubject; }
	~Proxy() { delete realSubject; }
	virtual void Request() {
		if (realSubject == NULL)
			realSubject = new RealSubject;
		realSubject->Request();
	}
private:
	RealSubject* realSubject;
};

void test2() {
	Proxy* proxy = new Proxy();
	proxy->Request();
}

代理模式优缺点

优点

职责清晰、高扩展性、智能化
1. 代理模式能够协调调用者和被调用者,在一定程度上降低了系 统的耦合度
2. 远程代理使得客户端可以访问在远程机器上的对象,远程机器 可能具有更好的计算性能与处理速度,可以快速响应并处理客户端请求
3. 虚拟代理通过使用一个小对象来代表一个大对象,可以减少系 统资源的消耗,对系统进行优化并提高运行速度
4. 保护代理可以控制对真实对象的使用权限

缺点

1. 由于在客户端和真实主题之间增加了代理对象,因此 有些类型的代理模式可能会造成请求的处理速度变慢
2. 实现代理模式需要额外的工作,有些代理模式的实现 非常复杂

适用环境

  1. 远程(Remote)代理:为一个位于不同的地址空间的对象提供一个本地 的代理对象,这个不同的地址空间可以是在同一台主机中,也可是在 另一台主机中,远程代理又叫做大使(Ambassador)

  2. 虚拟(Virtual)代理:如果需要创建一个资源消耗较大的对象,先创建一个消耗相对较小的对象来表示,真实对象只在需要时才会被真正创建

  3. Copy-on-Write代理:它是虚拟代理的一种,把复制(克隆)操作延迟 到只有在客户端真正需要时才执行。一般来说,对象的深克隆是一个 开销较大的操作,Copy-on-Write代理可以让这个操作延迟,只有对象被用到的时候才被克隆

  4. 保护(Protect or Access)代理:控制对一个对象的访问,可以给不同的用户提供不同级别的使用权限

  5. 缓冲(Cache)代理:为某一个目标操作的结果提供临时的存储空间,以便多个客户端可以共享这些结果

  6. 防火墙(Firewall)代理:保护目标不让恶意用户接近

  7. 同步化(Synchronization)代理:使几个用户能够同时使用一个对象而没有冲突

  8. 智能引用(Smart Reference)代理:当一个对象被引用时,提供一些额外的操作,如将此对象被调用的次数记录下来等

应用实例

  1. Windows 里面的快捷方式。
  2. WebService在.net中的应用。
  3. 猪八戒去找高翠兰结果是孙悟空变的,可以这样理解:把高翠兰的外貌抽象出来,高翠兰本人和孙悟空都实现了这个接口,猪八戒访问高翠兰的时候看不出来这个是孙悟空,所以说孙悟空是高翠兰代理类。
  4. 买火车票不一定在火车站买,也可以去代售点。
  5. 一张支票或银行存单是账户中资金的代理。支票在市场交易中用来代替现金,并提供对签发人账号上资金的控制。

扩展应用

  1. 图片代理:一个很常见的代理模式的应用实例就是对大图浏览的控制

  2. 用户通过浏览器访问网页时先不加载真实的大图,而是通过代理对象的方法来进行处理,在代理对象的方法中,先使用一个线程向客户端浏览器加载一个小图片,然后在后台使用另一个线程来调用大图片的加载方法将大图片加载到客户端。当需要浏览大图片时,再将大图片在新网页中显示。如果用户在浏览大图时加载工作还没有完成,可以再启动一个线程来显示相应的提示信息。通过代理技术结合多线程编程将真实图片的加载放到后台来操作,不影响前台图片的浏览。

  3. 远程代理:远程代理可以将网络的细节隐藏起来,使得客户端不必考虑网络的存在。客户完全可以认为被代理的远程业务对象是局域的而不是远程的,而远程代理对象承担了大部分的网络通信工作。

  4. 虚拟代理:当一个对象的加载十分耗费资源的时候,虚拟代理的优势就非常明显地体现出来了。虚拟代理模式是一种内存节省技术,那些占用大量内存或处理复杂的对象将推迟到使用它的时候才创建。

总结

  在代理模式中,要求给某一个对象提供一个代理,并由代理对象控制对原对象的引用。代理模式的英文叫做 ProxySurrogate它是一种对象结构型模式
  代理模式包含三个角色:

  • 抽象主题角色声明了真实主题和代理主题的共同接口;
  • 代理主题角色内部包含对真实主题的引用,从而可以在任何时候操作真实主题对象;
  • 真实主题角色定义了代理角色所代表的真实对象,在真实主题角色中实现了真实的业务操作,客户端可以通过代理主题角色间接调用真实主题角色中定义的方法。

  代理模式的优点在于能够协调调用者和被调用者,在一定程度上降低了系统的耦合度;其缺点在于由于在客户端和真实主题之间增加了代理对象,因此有些类型的代理模式可能会造成请求的处理速度变慢,并且实现代理模式需要额外的工作,有些代理模式的实现非常复杂。

  • 远程代理为一个位于不同的地址空间的对象提供一个本地的代表对象,它使得客户端可以访问在远程机器上的对象,远程机器可能具有更好的计算性能与处理速度,可以快速响应并处理客户端请求。
  • 如果需要创建一个资源消耗较大的对象,先创建一个消耗相对较小的对象来表示,真实对象只在需要时才会被真正创建,这个小对象称为虚拟代理。虚拟代理通过使用一个小对象来代表一个大对象,可以减少系统资源的消耗,对系统进行优化并提高运行速度。
  • 保护代理可以控制对一个对象的访问,可以给不同的用户提供不同级别的使用权限。

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