C++实现计划模式---代理模式 (Proxy)

代理模式 (Proxy)

代理模式 是一种结构型计划模式，它为其他对象提供一个代理以控制对该对象的访问。代理模式常用于耽误加载、访问控制、智能引用等场景。

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意图

• 提供对某对象的控制。
  
• 控制对目标对象的访问，通常用于在不改变目标对象的情况下，附加额外的功能。
  
• 常见于耽误加载、权限控制等场景。
  

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使用场景

• 长途代理
  
  
  
  • 当对象存在于不同的地址空间时，代理模式提供了对长途对象的访问。
    
  
  
• 虚拟代理
  
  
  
  • 耽误对象的创建，只有在须要时才创建对象，避免不须要的资源消耗。
    
  
  
• 保护代理
  
  
  
  • 控制对某个对象的访问权限。代理对象负责控制访问。
    
  
  
• 智能代理
  
  
  
  • 对对象访问举行计数、缓存等操作。例如，记录访问次数、管理缓存等。
    
  
  

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参与者角色

• 主题接口 (Subject)
  
  
  
  • 定义了目标对象和代理类的公共接口。
    
  
  
• 真实主题 (RealSubject)
  
  
  
  • 实现了 Subject 接口的目标对象，包罗实际业务逻辑。
    
  
  
• 代理 (Proxy)
  
  
  
  • 代理类，持有真实主题对象的引用，代理哀求到真实主题对象，附加控制逻辑。
    
  
  

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示例代码

以下代码展示了怎样使用代理模式控制对一个图片加载的访问。

1. #include <iostream>
2. #include <string>
4. // 主题接口
5. class Image {
6. public:
7.     virtual ~Image() = default;
8.     virtual void display() = 0; // 移除 const
9. };
11. // 真实主题：加载并显示图片
12. class RealImage : public Image {
13. private:
14.     std::string filename;
16. public:
17.     RealImage(const std::string& file) : filename(file) {
18.         loadImage();
19.     }
21.     void loadImage() const {
22.         std::cout << "Loading image: " << filename << std::endl;
23.     }
25.     void display() override {
26.         std::cout << "Displaying image: " << filename << std::endl;
27.     }
28. };
30. // 代理类：代理真实图片加载和显示
31. class ProxyImage : public Image {
32. private:
33.     RealImage* realImage;
34.     std::string filename;
36. public:
37.     ProxyImage(const std::string& file) : filename(file), realImage(nullptr) {}
39.     void display() override {
40.         if (!realImage) {
41.             realImage = new RealImage(filename);  // 延迟加载真实图像
42.         }
43.         realImage->display();
44.     }
46.     ~ProxyImage() {
47.         delete realImage;
48.     }
49. };
51. // 客户端代码
52. int main() {
53.     Image* image1 = new ProxyImage("image1.jpg");
54.     Image* image2 = new ProxyImage("image2.jpg");
56.     // 第一次访问时加载并显示图片
57.     image1->display();
58.     image2->display();
60.     // 直接显示图片，不会重新加载
61.     image1->display();
63.     delete image1;
64.     delete image2;
66.     return 0;
67. }

复制代码

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代码解析

1. 主题接口

• Image 类定义了目标对象和代理类的公共接口。
  
• 全部的图片类都须要实现 display 方法。
  

1. class Image {
2. public:
3.     virtual ~Image() = default;
4.     virtual void display() = 0;
5. };

复制代码

2. 真实主题

• RealImage 类是实际的图片对象，提供了加载和显示图片的功能。
  
• loadImage 在构造函数中被调用，用于模拟加载图片。
  

1. class RealImage : public Image {
2. private:
3.     std::string filename;
5. public:
6.     RealImage(const std::string& file) : filename(file) {
7.         loadImage();
8.     }
10.     void loadImage() const {
11.         std::cout << "Loading image: " << filename << std::endl;
12.     }
14.     void display() override {
15.         std::cout << "Displaying image: " << filename << std::endl;
16.     }
17. };

复制代码

3. 代理类

• ProxyImage 类是一个代理类，它控制对 RealImage 的访问。
  
• 在 display 方法中，它会先检查 realImage 是否已被创建。如果尚未创建，则耽误加载它。
  

1. class ProxyImage : public Image {
2. private:
3.     RealImage* realImage;
4.     std::string filename;
6. public:
7.     ProxyImage(const std::string& file) : filename(file), realImage(nullptr) {}
9.     void display() override {
10.         if (!realImage) {
11.             realImage = new RealImage(filename);  // 延迟加载真实图像
12.         }
13.         realImage->display();
14.     }
16.     ~ProxyImage() {
17.         delete realImage;
18.     }
19. };

复制代码

4. 客户端

• 客户端使用代理类，而不是直接使用真实主题类。
  
• ProxyImage 控制了对 RealImage 的访问，并在须要时创建它。
  

1. int main() {
2.     Image* image1 = new ProxyImage("image1.jpg");
3.     Image* image2 = new ProxyImage("image2.jpg");
5.     image1->display(); // 加载并显示
6.     image2->display(); // 加载并显示
8.     image1->display(); // 直接显示
9.     delete image1;
10.     delete image2;
11. }

复制代码

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优缺点

优点

• 耽误初始化：
  
  
  
  • 代理模式可以在须要时才创建和初始化对象，避免不须要的资源消耗。
    
  
  
• 控制访问权限：
  
  
  
  • 代理对象可以控制对真实对象的访问，如权限控制、耽误加载等。
    
  
  
• 增长功能而不改变目标对象：
  
  
  
  • 通过代理，可以为目标对象添加附加功能，而无需修改目标对象。
    
  
  

缺点

• 增长体系复杂度：
  
  
  
  • 代理模式增长了对象间的间接性，可能导致体系变得复杂。
    
  
  
• 性能开销：
  
  
  
  • 使用代理时，可能会有额外的性能开销，特别是在频繁调用代理方法时。
    
  
  

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实用场景

• 长途代理：
  
  
  
  • 访问长途对象时，代理对象可以替代真实对象，并处理通信。
    
  
  
• 虚拟代理：
  
  
  
  • 耽误对象的加载，当须要时才创建对象，避免不须要的资源消耗。
    
  
  
• 保护代理：
  
  
  
  • 控制对真实对象的访问权限，确保只有符合条件的用户才能访问。
    
  
  

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总结

代理模式通过提供一个替代的对象来控制对真实对象的访问。它广泛用于耽误加载、权限控制、长途调用等场景，能够有效进步体系的机动性和可扩展性。

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