定義

代理模式（Proxy Pattern）是軟件工程中的一種設(shè)計模式，它屬于結(jié)構(gòu)型模式，用于在不直接訪問實際對象的情況下，通過一個或多個代理對象來間接訪問某個對象或執(zhí)行某些操作。

目的

這種模式的主要目的是：

1. 控制訪問：代理可以在訪問真實對象之前或之后添加額外的操作，如權(quán)限檢查、延遲初始化、日志記錄等。
2. 解耦依賴：代理模式允許將客戶端與真實對象解耦，使得它們之間的依賴關(guān)系通過代理對象來間接實現(xiàn)。
3. 增加靈活性：可以在不修改真實對象和客戶端代碼的情況下，通過代理添加或修改行為。

類型

代理模式（Proxy Pattern）是一種常見的設(shè)計模式，它為另一個對象提供一個代替或占位符，以控制對它的訪問。代理模式可以在不修改原始對象的基礎(chǔ)上，通過引入代理對象來添加額外的行為或延遲對象的創(chuàng)建。

代理模式有幾種不同的類型，包括但不限于：

1. 遠(yuǎn)程代理（Remote Proxy） ：為遠(yuǎn)程對象（位于不同的地址空間）提供局部代表，隱藏對象位于不同地址空間的事實。
2. 虛擬代理（Virtual Proxy） ：延遲一個資源密集的對象的創(chuàng)建，直到真正需要它的時候。
3. 保護(hù)代理（Protection Proxy） ：控制對原始對象的訪問，根據(jù)不同的訪問權(quán)限提供不同的訪問策略。
4. 智能引用（Smart Reference） ：在訪問對象時執(zhí)行額外的動作，比如引用計數(shù)、線程安全檢查等。
5. 緩存代理（Cache Proxy） ：為結(jié)果提供緩存，加速數(shù)據(jù)訪問。
6. 防火墻代理（Firewall Proxy） ：在網(wǎng)絡(luò)層面控制對對象的訪問，提供安全控制。
7. 同步代理（Synchronous Proxy） ：在多線程環(huán)境中，確保對象在同一時間只被一個線程訪問。

優(yōu)缺點

代理模式的優(yōu)缺點如下：

優(yōu)點：

1. 對象訪問控制：代理可以在訪問真實對象之前進(jìn)行權(quán)限檢查，控制對敏感對象的訪問。
2. 延遲初始化：特別是對于虛擬代理，可以延遲對象的創(chuàng)建，直到真正需要時才進(jìn)行初始化。
3. 增加額外的功能：代理可以在不修改真實對象的情況下，通過在調(diào)用前后添加額外的邏輯來擴(kuò)展對象的功能。
4. 解耦依賴：代理模式允許客戶端代碼與真實對象解耦，客戶端通過代理對象接口與真實對象交互，降低了組件之間的耦合度。
5. 提高性能：通過遠(yuǎn)程代理，可以在本地執(zhí)行某些操作，避免頻繁的網(wǎng)絡(luò)通信，提高系統(tǒng)性能。
6. 保護(hù)真實對象：代理可以保護(hù)真實對象不被惡意訪問或濫用，確保對象只承擔(dān)其應(yīng)該承擔(dān)的責(zé)任。
7. 代碼復(fù)用：代理對象可以與多個真實對象關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)代碼的復(fù)用。

缺點：

1. 增加復(fù)雜性：引入代理對象會增加系統(tǒng)的設(shè)計復(fù)雜性，需要額外的代碼來維護(hù)代理和真實對象的關(guān)系。
2. 可能影響性能：代理對象的額外處理可能會引入延遲，尤其是在需要進(jìn)行復(fù)雜邏輯處理時。
3. 代理對象的透明度問題：如果代理對象沒有實現(xiàn)Subject接口的所有方法，可能會導(dǎo)致代理對象的使用不如預(yù)期透明。
4. 資源消耗：使用代理模式可能會消耗更多的資源，因為需要創(chuàng)建和維護(hù)代理對象。
5. 難以處理所有情況：在某些情況下，代理可能難以處理真實對象的所有方法，特別是當(dāng)真實對象接口發(fā)生變更時，代理對象也需要同步更新。
6. 調(diào)試?yán)щy：由于代理模式引入了間接層，調(diào)試時可能難以追蹤問題。
7. 代理模式的不適用性：對于一些不需要控制訪問或延遲初始化的對象，使用代理模式可能是一種過度設(shè)計。

代理模式是一種強(qiáng)大的設(shè)計模式，但應(yīng)當(dāng)在適當(dāng)?shù)膱鼍跋率褂?，以確保它帶來的好處大于其引入的復(fù)雜性和潛在的性能開銷。

結(jié)構(gòu)

代理模式通常包含以下角色：

• Subject：定義了真實對象和代理對象的共同接口，這樣代理對象可以在任何真實對象出現(xiàn)的地方使用。
• Real Subject 或 Target：定義了代理所代表的真實對象，包含實際的業(yè)務(wù)邏輯。
• Proxy：包含對真實對象的引用，并提供與真實對象相同的接口。代理對象在訪問真實對象之前或之后可以添加額外的行為。

類圖

以下是使用Mermaid語法繪制的上述代碼的UML類圖：

在這個UML類圖中：

• ?Subject? 是一個接口，定義了 performTask()? 方法。
• ?RealSubject? 是一個類，實現(xiàn)了 Subject? 接口及其 performTask()? 方法。
• ?Proxy? 是一個類，也實現(xiàn)了 Subject? 接口。它包含一個 RealSubject? 類型的私有成員變量 realSubject?，以及自己的 performTask()? 方法實現(xiàn)。在 performTask()? 方法中，如果 realSubject? 為 null?，則創(chuàng)建 RealSubject? 實例。然后，代理在調(diào)用真實對象的 performTask()? 方法前后執(zhí)行額外的操作。

示例代碼

代理模式的實現(xiàn)通常涉及到以下幾個角色：

• Subject: 定義了真實對象和代理對象的共同接口。
• Real Subject: 定義了代理所代表的真實對象。
• Proxy: 包含對真實對象的引用，并在與真實對象交互前后可以添加額外的操作。

以下是一個簡單的代理模式Java代碼示例：

// 定義了真實對象和代理對象的接口
interface Subject {
    void performTask();
}

// 真實對象
class RealSubject implements Subject {
    @Override
    public void performTask() {
        System.out.println("RealSubject is performing the task.");
    }
}

// 代理對象
class Proxy implements Subject {
    private RealSubject realSubject;

    public Proxy() {
        this.realSubject = null;
    }

    public void performTask() {
        if (this.realSubject == null) {
            this.realSubject = new RealSubject();
        }
        // 在訪問真實對象之前添加額外的操作
        System.out.println("Proxy preparing RealSubject for the task.");
        this.realSubject.performTask();
        // 在訪問真實對象之后添加額外的操作
        System.out.println("Proxy finalizing after task.");
    }
}

// 客戶端
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Subject subject = new Proxy();
        subject.performTask();
    }
}

在這個例子中，Proxy?類在調(diào)用RealSubject?之前和之后添加了額外的輸出操作，演示了如何在不修改原始對象的情況下，通過代理添加額外的行為。代理模式非常適用于需要控制對象訪問、延遲對象創(chuàng)建、或者為對象添加額外功能的場景。

應(yīng)用場景

代理模式在軟件開發(fā)中有許多應(yīng)用場景，以下是一些常見的例子：

1. 遠(yuǎn)程代理：當(dāng)需要與遠(yuǎn)程對象（如Web服務(wù)）交互時，可以使用代理來隱藏對象位于不同地址空間的事實。
2. 虛擬代理：當(dāng)創(chuàng)建一個對象需要消耗大量資源時（例如，加載大型圖像或文檔），可以使用虛擬代理來延遲對象的創(chuàng)建，直到它真正需要被使用。
3. 保護(hù)代理：當(dāng)需要控制對原始對象的訪問時，可以使用保護(hù)代理來檢查調(diào)用者是否有權(quán)限執(zhí)行某些操作。
4. 智能引用：在內(nèi)存管理或?qū)ο笠糜嫈?shù)的場景中，智能引用代理可以在對象被引用或釋放時執(zhí)行額外的操作。
5. 緩存代理：為結(jié)果提供緩存，加速數(shù)據(jù)訪問。如果對象的創(chuàng)建是昂貴的，緩存代理可以存儲結(jié)果以便快速訪問。
6. 防火墻代理：在網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域，防火墻代理可以控制對特定資源的訪問，提供訪問控制和安全檢查。
7. 同步代理：在多線程環(huán)境中，同步代理確保對象在同一時間只被一個線程訪問，從而避免競態(tài)條件。
8. 延遲初始化：當(dāng)對象的初始化依賴于一些不確定或昂貴的條件時，可以使用代理來延遲初始化過程。
9. 日志記錄和監(jiān)控：代理可以在調(diào)用真實對象的方法前后添加日志記錄或性能監(jiān)控代碼。
10. 事務(wù)管理：在需要事務(wù)控制的場景中，代理可以在方法調(diào)用前后添加事務(wù)開始和提交或回滾的邏輯。
11. 訪問對象的限流：代理可以控制對某些資源的訪問頻率，例如API調(diào)用的限流。
12. 實現(xiàn)功能擴(kuò)展：通過代理可以在不修改原有對象的基礎(chǔ)上，動態(tài)地添加額外的功能。
13. 網(wǎng)絡(luò)資源訪問：當(dāng)訪問網(wǎng)絡(luò)資源時，代理可以在本地緩存數(shù)據(jù)，減少網(wǎng)絡(luò)請求。
14. 圖形用戶界面（GUI） ：在GUI編程中，代理模式可以用于實現(xiàn)命令的撤銷和重做功能。
15. 裝飾者模式的替代：在某些情況下，代理模式可以作為裝飾者模式的替代，用于動態(tài)地添加額外的職責(zé)。

代理模式的核心優(yōu)勢是它提供了一種靈活的方式來擴(kuò)展或修改對象的行為，而不需要改變對象本身的代碼。這有助于遵循開閉原則（對擴(kuò)展開放，對修改封閉）。

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參考文檔

Kimi.ai - 幫你看更大的世界

設(shè)計模式之代理模式（Proxy）詳解及代碼示例 - kosamino - 博客園