13.代理模式（Proxy Pattern）

定义

代理模式（Proxy Pattern）是一种结构型设计模式，它通过提供一个代理对象来控制对目标对象的访问。代理对象作为客户端与目标对象之间的中介，间接地访问目标对象的功能。代理模式可以在不改变目标对象的情况下增加一些额外的功能，如延迟加载、安全控制、日志记录等。

基本思想

代理对象：代理模式引入了一个中介对象（代理对象）来访问真实的对象。代理对象控制对真实对象的访问，并可以在访问真实对象之前或之后加入额外的功能。
目标对象：代理模式的核心是需要被代理的对象，它实现了实际的业务逻辑。
客户端：客户端通过代理对象间接调用目标对象的方法，而不直接访问目标对象。

适用场景

代理模式适用于以下场景：

控制访问：当需要控制对某个对象的访问时，可以使用代理模式。比如，代理模式可以限制某些操作，或者在目标对象没有初始化时，延迟加载目标对象。
延迟加载：在需要时才创建目标对象，而不是在系统初始化时创建，这样可以节省资源。
缓存：通过代理模式，代理对象可以缓存目标对象的结果，避免重复计算。
日志记录：代理对象可以在方法执行前后记录日志，确保目标对象的行为被正确监控。
远程访问：代理模式可用于实现远程访问对象，客户端与代理对象交互，而代理对象负责与远程目标对象进行通信。

类设计

代码实现解析

设计目标：代理模式实现任务处理
我们设计一个简单的场景，其中 ISubject 是任务处理接口，RealSubject 是具体的任务处理类，SubjectProxy 是代理类，它负责对 RealSubject 的间接访问。

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

// 定义Subject接口
class ISubject {
public:
    virtual void process() = 0;
    virtual ~ISubject() {}
};

// 真实主题类（RealSubject）
class RealSubject : public ISubject {
public:
    void process() override {
        cout << "RealSubject: Processing the task." << endl;
    }
};

// 代理类（SubjectProxy）
class SubjectProxy : public ISubject {
private:
    RealSubject* realSubject;

public:
    SubjectProxy() : realSubject(nullptr) {}

    void process() override {
        // 代理对象在访问目标对象之前做一些处理（如延迟加载、权限检查等）
        cout << "Proxy: Checking access rights..." << endl;
        if (!realSubject) {
            // 延迟加载目标对象
            realSubject = new RealSubject();
            cout << "Proxy: Creating RealSubject instance..." << endl;
        }
        // 代理对象调用真实主题的方法
        realSubject->process();
    }

    ~SubjectProxy() {
        delete realSubject;  // 确保释放真实主题对象的资源
    }
};

// 客户端类
class ClientApp {
private:
    ISubject* subject;

public:
    ClientApp() {
        subject = new SubjectProxy();  // 客户端通过代理类访问任务
    }

    void DoTask() {
        // 客户端通过代理对象执行任务
        subject->process();
    }

    ~ClientApp() {
        delete subject;
    }
};

int main() {
    ClientApp app;
    app.DoTask();  // 通过代理对象处理任务
    return 0;
}

输出:

Proxy: Checking access rights...
Proxy: Creating RealSubject instance...
RealSubject: Processing the task.

客户端通过 ClientApp 调用 subject->process()，
但实际执行的是通过 SubjectProxy 代理对象的 process() 方法。

代理对象首先检查访问权限（这里是模拟操作），
然后如果目标对象尚未创建，则延迟创建 RealSubject 实例并执行任务。

类设计分析

1.ISubject（接口/抽象类）：

定义了代理类和真实对象共同的接口。在本例中，process() 方法是客户端与代理类和真实类交互的唯一方式。

2.RealSubject（真实主题）：

RealSubject 是实际执行任务的类，它提供了业务逻辑的实现。
在 process() 方法中，RealSubject 处理实际的任务。

3.SubjectProxy（代理类）：

代理类实现了 ISubject 接口，负责控制对 RealSubject 的访问。代理类可以在调用 RealSubject 的方法之前执行一些操作（如延迟加载、权限验证、日志记录等）。
在 process() 方法中，代理对象会检查是否已经创建了 RealSubject 实例，如果没有，则创建一个实例并调用 process()。

4.ClientApp（客户端）：

客户端通过 ISubject 接口与 SubjectProxy（代理对象）交互，而不直接与 RealSubject 进行交互。客户端只调用 process() 方法，而无需关心代理对象如何处理目标对象的访问。

代理模式的优缺点

优点:

控制访问：代理模式可以控制对目标对象的访问，并增加附加功能，如懒加载、日志、权限验证等。
提高效率：通过延迟加载（懒加载），可以在需要时才创建目标对象，从而节省资源。
解耦：客户端不需要直接与目标对象交互，代理类充当了客户端和目标对象之间的中介，降低了系统的耦合性。
附加功能：可以在代理类中为目标对象添加额外的功能，如缓存、日志、权限检查等，而不修改目标对象的代码。

缺点

增加复杂度：代理模式通过引入额外的类增加了系统的复杂度，特别是在目标对象复杂时。
性能开销：代理类通常会引入一定的性能开销，尤其是在频繁的代理操作中，可能会影响系统的性能。
不可避免的代理层：代理模式在某些情况下可能导致不必要的中间层，尤其是当目标对象的接口已经足够简洁时。

适用场景

代理模式适用于以下场景：

延迟加载：当对象的创建成本较高时，可以使用代理模式进行延迟加载。
访问控制：当需要对目标对象的访问进行控制时（如权限验证、缓存等），可以使用代理模式。
资源保护：代理模式可用于保护目标对象的资源，如防止频繁创建和销毁实例。
远程代理：在分布式系统中，代理模式可以用来控制客户端与远程对象之间的通信。

常见应用场景：

虚拟代理：延迟加载目标对象，直到真正需要它时才创建实例。
保护代理：限制客户端对某些操作的访问，进行权限检查。
远程代理：客户端通过代理与远程对象进行交互，代理负责与远程服务器通信。
智能代理：增加一些额外的功能，如缓存、日志、事务管理等。

总结

代理模式通过引入代理类，允许客户端通过代理间接访问目标对象，并能在不改变目标对象的情况下，增加一些额外的功能，如延迟加载、访问控制、日志记录等。代理模式能有效地解耦客户端和目标对象，简化客户端与目标对象之间的交互，同时增加系统的灵活性。