设计模式：代理模式（Proxy）

设计模式：代理模式（Proxy）

代理模式（Proxy）属于结构型模式（Structural Pattern）的一种。

结构型模式（Structural Pattern）描述如何将类或者对象结合在一起形成更大的结构，就像搭积木，可以通过简单积木的组合形成复杂的、功能更为强大的结构。

结构型模式可以分为类结构型模式和对象结构型模式：

• 类结构型模式关心类的组合，由多个类可以组合成一个更大的系统，在类结构型模式中一般只存在继承关系和实现关系。
• 对象结构型模式关心类与对象的组合，通过关联关系使得在一个类中定义另一个类的实例对象，然后通过该对象调用其方法。根据“合成复用原则”，在系统中尽量使用关联关系来替代继承关系，因此大部分结构型模式都是对象结构型模式。

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。

模式定义

代理模式（Proxy）属于对象结构型模式。

代理模式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。

模式结构

代理模式（Proxy）包含如下角色：

• 抽象主题（Subject）：定义了真实主题和代理主题的共同接口，这样在任何使用真实主题的地方都可以使用代理主题。
• 真实主题（Real Subject）：实现了抽象主题接口，是代理对象所代表的真实对象。客户端直接访问真实主题，但在某些情况下，可以通过代理主题来间接访问。
• 代理（Proxy）：实现了抽象主题接口，并持有对真实主题的引用。代理主题通常在真实主题的基础上提供一些额外的功能，例如延迟加载、权限控制、日志记录等。
• 客户端（Client）：使用抽象主题接口来操作真实主题或代理主题，不需要知道具体是哪一个实现类。

时序图

模式实现

抽象主题 Subject.h：

#ifndef _SUBJECT_H_
#define _SUBJECT_H_

class Subject
{
public:
	virtual void request() = 0;
};

#endif // !_SUBJECT_H_

真实主题 RealSubject.h：

#ifndef _REAL_SUBJECT_H_
#define _REAL_SUBJECT_H_

#include <iostream>

#include "Subject.h"

class RealSubject : public Subject
{
public:
	virtual void request()
	{
		std::cout << "RealSubject::request" << std::endl;
	}
};

#endif // !_REAL_SUBJECT_H_

代理 Proxy.h：

#ifndef _PROXY_H_
#define _PROXY_H_

#include <iostream>

#include "Subject.h"
#include "RealSubject.h"

class Proxy : public Subject
{
private:
	RealSubject* m_pRealSubject;

	void preRequest()
	{
		std::cout << "Proxy::preRequest" << std::endl;
	}
	void afterRequest()
	{
		std::cout << "Proxy::afterRequest" << std::endl;
	}

public:
	Proxy()
	{
		m_pRealSubject = new RealSubject();
	}
	virtual ~Proxy()
	{
		delete m_pRealSubject;
	}

	virtual void request()
	{
		preRequest();
		m_pRealSubject->request();
		afterRequest();
	}
};

#endif // !_PROXY_H_

在单线程环境下的测试

测试代码，也可以说是 client：

#include <stdlib.h>

#include "RealSubject.h"
#include "Proxy.h"

using namespace std;

int main()
{
	Proxy* proxy = new Proxy();
	RealSubject* realSubject = new RealSubject();

	proxy->request();
	cout << endl;
	realSubject->request();

	delete proxy;
	delete realSubject;

	system("pause");
	return 0;
}

运行结果：

在多线程环境下的测试

略。

模式分析

• 代理模式可以在不改变原始对象接口的情况下，增加额外的逻辑或控制，比如限制某些客户端的访问权限。
• 代理模式还常⽤在访问真实对象之前或之后执⾏⼀些额外的操作（⽐如记录⽇志），对功能进⾏扩展。

优缺点

优点：

1. 代理模式可以隐藏真是对象的实现细节，使客户端无需知晓真实对象的工作方式和结构。
2. 通过代理类来间接访问真实类，可以在不修改真实类的情况下，对其进行扩展、优化或添加安全措施。
3. 代理模式实现起来简单，易于扩展和维护，符合面向对象设计原则中的开闭原则。

缺点：

1. 代理模式可能会引入额外的复杂性和间接性，增加程序设计和维护的难度。
2. 对象代理可能会降低系统性能，特别是在处理大数据量或频繁调用的情况下，因为代理需要额外的计算和网络通信开销。

适用场景

按职责来划分，通常有以下适用场景：

1. 远程代理： 当一个对象位于不同的地址空间时，代理模式可以提供一个局域代表对象。这在分布式系统中尤其有用，例如，一个客户端可能需要通过代理访问位于远程服务器上的对象。
2. 虚拟代理： 当创建一个资源消耗很大或者创建过程复杂的对象时，可以使用虚拟代理来延迟对象的创建和初始化，只有在需要时才真正创建并初始化对象。
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/安全代理：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： 智能引用代理可以在调用真实对象的方法时，处理额外的逻辑。例如，代理可以在调用前后添加日志记录、性能监控等。
9. 外部接口代理： 当使用外部提供的接口（如 STL 或动态库 API 函数）时，由于这些接口可能会发生改变，直接使用可能导致项目与接口函数之间的耦合度很高。通过使用代理模式，可以在项目中用一个类封装这个外部接口，将耦合控制在这个类中，并管理外部接口函数的所有功能。这样，当外部接口函数有变化时，只需要修改代理类中的耦合部分，而无需在整个项目中寻找和修改。

应用场景

1. AOP：通过定义切面、切入点和通知等，Spring AOP在运行时生成代理对象，将切面逻辑织入到目标对象的方法调用中。代理对象在方法调用前后执行附加操作，如日志记录、性能监控等。
2. 动态代理（JDK动态代理、CGLIB代理）：当Bean类实现了接口时，Spring使用JDK动态代理来为Bean生成代理对象；当Bean类没有实现接口时，Spring使用CGLIB代理来生成代理对象。
3. Android中的Glide框架使⽤了代理模式来实现图⽚的延迟加载。

代理模式和适配器模式的区别

代理模式的主要⽬的是控制对对象的访问。通常⽤于在访问真实对象时引入⼀些额外的控制逻辑，如权限控制、延迟加载等。

适配器模式的主要目的是使接口不兼容的对象能够协同⼯作。适配器模式允许将⼀个类的接口转换成另⼀个类的接口，使得不同接⼝的类可以协同工作。

代理模式装饰器模式的区别

装饰器模式是为了增强功能，而代理模式是为了加以控制。

模式扩展

在传统的代理模式中，客户端通过Proxy调用RealSubject类的request()方法，同时还在代理类中封装了其他方法(如preRequest()和postRequest())，可以处理一些其他问题。

如果按照这种方法使用代理模式，那么真实主题角色必须是事先已经存在的，并将其作为代理对象的内部成员属性。如果一个真实主题角色必须对应一个代理主题角色，这将导致系统中的类个数急剧增加，因此需要想办法减少系统中类的个数，此外，如何在事先不知道真实主题角色的情况下使用代理主题角色，这都是动态代理需要解决的问题。

动态代理是在程序运行时动态生成代理类，也就是说我们在编写代码时并不知道具体代理的是什么类，而是在程序运行时动态生成。

动态代理的典型应用就是Spring AOP。

参考

1. https://design-patterns.readthedocs.io/zh-cn/latest/structural_patterns/proxy.html
2. https://www.runoob.com/design-pattern/proxy-pattern.html
3. https://blog.youkuaiyun.com/weixin_45433817/article/details/131037102
4. https://www.cnblogs.com/chengmf/p/16035640.html
5. https://blog.youkuaiyun.com/K1_uestc/article/details/135505787
6. https://blog.youkuaiyun.com/weixin_45433817/article/details/130975792
7. https://blog.youkuaiyun.com/h8062651/article/details/136523839