C++代理模式

简述

代理模式(Proxy Pattern)为其他对象提供了一种代理,以控制对这个对象的访问。在某些情况下,一个对象不适合或者不能直接引用另一个对象,而代理对象可以在客户端和目标对象之间起到中介的作用。

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模式结构

UML 结构图:

Proxy Pattern

  • 抽象主题(Subject):声明了 RealSubject 与 Proxy 的共同接口,定义了某个/些功能。
  • 真实主题(RealSubject):通常执行具体的业务逻辑,Proxy 控制对它的访问。
  • 代理(Proxy):持有一个 RealSubject 引用(指针),可以在需要时将请求转发给 RealSubject,以此起到代理的作用。
  • 客户端(Client):通过 Proxy 间接地与 RealSubject 进行交互。

注意: Proxy 和 RealSubject 都实现了 Subject 的接口,这允许 Client 可以像处理 RealSubject 一样处理 Proxy。

优缺点

优点:

  • 代理模式能将代理对象与真正被调用的对象分离,在一定程度上降低了系统的耦合度。
  • 在客户端和目标对象之间,代理起到一个中介作用,这样可以保护目标对象。在对目标对象调用之前,代理对象也可以进行其他操作。

缺点:

  • 这种模式引入了另一个抽象层,这有时可能是一个问题。如果真实主题被某些客户端直接访问,并且其中一些客户端可能访问代理类,这可能会导致不同的行为。
  • 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。
  • 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。

使用场景

根据目的和实现方式的不同,代理模式可分为很多种,常见的有:

  • 远程代理(Remote Proxy)
    为一个位于不同地址空间的对象提供一个本地代理,对代理的方法调用会导致对远程对象的方法调用。ATM 就是一个例子,ATM 可能会持有(存在于远程服务器中的)银行信息的一个代理对象。

  • 虚拟代理(Virtual Proxy)
    使用虚拟代理,代理可以作为一个(资源消耗较大的)对象的代表。虚拟代理经常延迟对象的创建,直到需要为止。在创建对象之前(及创建对象过程中),虚拟代理也可以作为对象的代理;之后,代理将请求直接委托给 RealSubject。

  • 保护代理(Protection Proxy)
    根据访问权限,可以使用保护代理来控制对资源的访问。例如,有一个员工对象,保护代理可以允许普通员工调用对象的某些方法,管理员调用其他方法。

  • 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)。

案例分析

中国移动 - 移动改变生活

CMCC

在现实生活中,代理无处不在 - 代购、手机代理商、火车票代售点。。。

记得刚上大学时,去学校报道,基本上都要买手机(好怀念 Nokia)、办卡、充值。。。学校附近的各种代理点很多,“办卡、办卡,动感地带月租只要 18 啦”、“充值、充值,充 100 送 50”。。。各种吆喝声此起彼伏 O(∩_∩)O哈哈~

这里,代理模式可以理解为:移动公司把充值的职责托付给代理点,代理点代替移动公司充值,客户直接与代理点打交道,而非移动公司。

代码实现

创建抽象主题

定义一个电信运行商 Telco,并为其提供一个接口 Recharge(),用于充值。

// subject.h
#ifndef SUBJECT_H
#define SUBJECT_H

// 电信运营商
class Telco
{
public:
    virtual ~Telco(){}
    virtual void Recharge(int money) = 0;  // 充值
};

#endif // SUBJECT_H

创建真实主题

我一直用的是移动,所以就选它吧!它继承自抽象主题类,提供了业务方法的具体实现。

// real_subject.h
#ifndef REAL_SUBJECT_H
#define REAL_SUBJECT_H

#include "subject.h"

#include <iostream>
using namespace std;

// 中国移动
class CMCC : public Telco
{
public:
    void Recharge(int money) override
    {
        cout << "Recharge " << money;
    }
};

#endif // REAL_SUBJECT_H

创建代理

由于刚开学,代理点生意十分火爆,小顾客顾不上 - 低于 50 不充。

// proxy.h
#ifndef PROXY_H
#define PROXY_H

#include "subject.h"
#include "real_subject.h"

// 代理点
class Proxy : public Telco
{
public:
    Proxy() : m_pCMCC(NULL) {}
    ~Proxy() { delete m_pCMCC; }

    // 低于 50 不充
    void Recharge(int money) override
    {
        if (money >= 50) {
            if (m_pCMCC == NULL)
                m_pCMCC = new CMCC();
            m_pCMCC->Recharge(money);
        } else {
            cout << "Sorry, too little money\n";
        }
    }

private:
    CMCC *m_pCMCC;
};

#endif // PROXY_H

注意: 代理类也是抽象主题类的子类,调用时可以在原有业务方法的基础上附加一些新的方法,来对功能进行扩充或约束。

创建客户端

现在,开始排队办业务啦!

// main.cpp
#include "proxy.h"

#ifndef SAFE_DELETE
#define SAFE_DELETE(p) { if(p){delete(p); (p)=NULL;} }
#endif

int main()
{
    Proxy* proxy = new Proxy();
    proxy->Recharge(20);
    proxy->Recharge(100);

    SAFE_DELETE(proxy);

    getchar();

    return 0;
}

输出如下:

Sorry, too little money
Recharge 100

一开始我们拿了 20 块钱去充值,代理点不给充。。。一怒之下,狂甩 100!

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