15. 代理模式

一、代理模式

  代理模式（Proxy Pattern）是一种设计模式，它为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。这种类型的设计模式属于结构型模式。在代理模式中，我们创建一个代理对象，该对象控制对原始对象的访问。代理对象在客户端和原始对象之间起到中介的作用。代理模式允许我们在不修改原始对象代码的情况下，通过代理对象来控制对原始对象的访问，或者在访问原始对象前后添加一些额外的处理逻辑。

  代理模式分为三种角色：

• 抽象主题角色（Subject）：它声明了真实主题和代理主题的共同接口，使得在任何使用真实主题的地方都可以使用代理主题，客户端通常需要针对抽象主题角色进行编程。
• 真实主题角色（Real Subject）：它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操作。
• 代理主题角色（Proxy）：代理主题角色内部包含了对真实主题的引用，从而可以操作真实主题对象。在代理主题角色中提供一个与真实主题角色相同的接口，以便替代真实主题。代理主题角色还可以控制对真实主题的使用，负责在需要的时候创建和删除真实主题对象，并对真实主题对象的使用加以约束。通常，在代理主题角色中，客户端在调用所引用的真实主题操作之前或之后还需要执行其他操作，而不仅仅是单纯调用真实主题对象中的操作。

二、C++实现代理模式

  抽象主题角色，声明了真实主题和代理主题的共同接口。

// 抽象主题角色，卖火车票的接口
class SellTickets
{
public:
    virtual void sell(void) = 0;
};

  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。

// 真实主题角色，火车站卖票
class TrainStation : public SellTickets
{
public:
    void sell(void);
};

void TrainStation::sell(void)
{
    std::cout << "火车站卖票" << std::endl;
}

  代理主题角色内部包含了对真实主题的引用，从而可以操作真实主题对象。

// 代理角色，卖火车票的代理
class ProxyPoint : public SellTickets
{
private:
    TrainStation * trainStation = new TrainStation();                           // 声明火车站类对象

public:
    void sell(void);
};

void ProxyPoint::sell(void)
{
    std::cout << "代售点收取一些服务费用" << std::endl;
    trainStation->sell();
}

  main() 函数：

#include <iostream>

using namespace std;

int main(void)
{
    ProxyPoint proxyPoint;
    proxyPoint.sell();
  
    return 0;
}

三、常用的代理模式的分类

• 远程代理（Remote Proxy）：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在同一台主机中，也可以在另一台主机中。远程代理又称为大使（Ambassador）。
• 虚拟代理（Virtual Proxy）：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。
• 保护代理（Protect Proxy）：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。
• 缓冲代理（Cache Proxy）：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。
• 智能引用代理（Smart Reference Proxy）：当一个对象被引用时，提供一些额外的操作，例如将对象被调用的次数记录下来等。

四、代理模式的总结

4.1、代理模式的优点

• 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，满足迪米特法则。
• 客户端可以针对抽象主题角色进行编程，增加和更换代理类无须修改源代码，符合开闭原则，系统具有较好的灵活性和可扩展性。
• 远程代理为位于两个不同地址空间对象的访问提供了一种实现机制，可以将一些消耗资源较多的对象和操作移至性能更好的计算机上，提高系统的整体运行效率。
• 虚拟代理通过一个消耗资源较少的对象来代表一个消耗资源较多的对象，可以在一定程度上节省系统的运行开销。
• 保护代理可以控制对一个对象的访问权限，为不同用户提供不同级别的使用权限。

4.2、代理模式的缺点

• 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，例如保护代理。
• 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，例如远程代理。

4.3、代理模式的适用场景

• 当客户端对象需要访问远程主机中的对象时，可以使用远程代理。
• 当需要用一个消耗资源较少的对象来代表一个消耗资源较多的对象，从而降低系统开销、缩短运行时间时，可以使用虚拟代理。例如一个对象需要很长时间才能完成加载时。
• 当需要控制对一个对象的访问，为不同用户提供不同级别的访问权限时，可以使用保护代理。
• 当需要为某一个被频繁访问的操作结果提供一个临时存储空间，以供多个客户端共享访问这些结果时，可以使用缓冲代理。通过缓冲代理，系统无须在客户端每次访问时都重新执行操作，只需直接从临时缓冲区获取操作结果即可。
• 当需要为一个对象的访问（引用）提供一些额外的操作时，可以使用智能引用代理。