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23种设计模式之《代理模式（Proxy）》在c#中的应用及理解

article 2025/2/25 17:08:13

程序设计中的主要设计模式通常分为三大类，共23种：

1. 创建型模式（Creational Patterns）

单例模式（Singleton）：确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点。
工厂方法模式（Factory Method）：定义创建对象的接口，由子类决定实例化哪个类。
抽象工厂模式（Abstract Factory）：提供一个创建一系列相关或依赖对象的接口，而无需指定具体类。
建造者模式（Builder）：将一个复杂对象的构建与其表示分离，使同样的构建过程可以创建不同的表示。
原型模式（Prototype）：通过复制现有对象来创建新对象。

2. 结构型模式（Structural Patterns）

适配器模式（Adapter）：将一个类的接口转换成客户希望的另一个接口。
桥接模式（Bridge）：将抽象部分与实现部分分离，使它们可以独立变化。
组合模式（Composite）：将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。
装饰器模式（Decorator）：动态地给对象添加职责，相比生成子类更为灵活。
外观模式（Facade）：为子系统中的一组接口提供一个统一的接口。
享元模式（Flyweight）：通过共享技术有效地支持大量细粒度对象。
代理模式（Proxy）：为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。

3. 行为型模式（Behavioral Patterns）

责任链模式（Chain of Responsibility）：使多个对象都有机会处理请求，从而避免请求的发送者与接收者耦合。
命令模式（Command）：将请求封装为对象，使你可以用不同的请求对客户进行参数化。
解释器模式（Interpreter）：给定一个语言，定义其文法的一种表示，并定义一个解释器。
迭代器模式（Iterator）：提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素，而又不暴露其内部表示。
中介者模式（Mediator）：定义一个中介对象来封装一系列对象之间的交互。
备忘录模式（Memento）：在不破坏封装性的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态。
观察者模式（Observer）：定义对象间的一对多依赖关系，当一个对象改变状态时，所有依赖者都会收到通知并自动更新。
状态模式（State）：允许对象在其内部状态改变时改变其行为。
策略模式（Strategy）：定义一系列算法，将它们封装起来，并使它们可以互相替换。
模板方法模式（Template Method）：定义一个操作中的算法骨架，将一些步骤延迟到子类中。
访问者模式（Visitor）：表示一个作用于某对象结构中的各元素的操作，使你可以在不改变各元素类的前提下定义作用于这些元素的新操作。

4.代理模式（Proxy Pattern）简介

代理模式是一种结构型设计模式，它允许你提供一个代理对象来控制对另一个对象的访问。代理对象通常会在客户端和目标对象之间充当中间人，用于延迟加载、访问控制、日志记录等。

代理模式的主要角色：

Subject（抽象主题）：定义真实对象和代理对象的共同接口，客户端通过该接口与真实对象交互。
RealSubject（真实主题）：实现抽象主题接口，是代理对象所代表的真实对象。
Proxy（代理）：实现抽象主题接口，并持有对真实对象的引用。代理对象可以在调用真实对象之前或之后执行一些额外的操作。

5.代理模式的适用场景：

延迟加载（Lazy Loading）：当创建对象的开销较大时，可以使用代理模式延迟对象的创建。
访问控制：代理可以控制对真实对象的访问权限。
日志记录：代理可以在调用真实对象的方法前后记录日志。
远程代理：代理可以代表远程对象，隐藏网络通信的细节。

6.C# 代码示例

下面是一个简单的C#示例，展示了如何使用代理模式来实现延迟加载。

csharp

using System;

// 抽象主题接口
public interface IImage
{
    void Display();
}

// 真实主题类
public class RealImage : IImage
{
    private string _fileName;

    public RealImage(string fileName)
    {
        _fileName = fileName;
        LoadImageFromDisk();
    }

    private void LoadImageFromDisk()
    {
        Console.WriteLine("Loading image: " + _fileName);
    }

    public void Display()
    {
        Console.WriteLine("Displaying image: " + _fileName);
    }
}

// 代理类
public class ProxyImage : IImage
{
    private RealImage _realImage;
    private string _fileName;

    public ProxyImage(string fileName)
    {
        _fileName = fileName;
    }

    public void Display()
    {
        if (_realImage == null)
        {
            _realImage = new RealImage(_fileName);
        }
        _realImage.Display();
    }
}

// 客户端代码
public class Client
{
    public static void Main(string[] args)
    {
        IImage image = new ProxyImage("test_image.jpg");

        // 图像尚未加载
        Console.WriteLine("Image will be loaded and displayed now.");
        image.Display();

        // 图像已经加载，无需再次加载
        Console.WriteLine("Image will be displayed again.");
        image.Display();
    }
}

7.代码解析

IImage 接口：定义了 Display 方法，RealImage 和 ProxyImage 都实现了这个接口。
RealImage 类：这是真实的对象，负责加载和显示图像。在构造函数中，它会从磁盘加载图像。
ProxyImage 类：这是代理类，它也实现了 IImage 接口。它持有一个 RealImage 的引用，并在 Display 方法中控制对 RealImage 的访问。当 Display 方法被调用时，代理会检查 RealImage 是否已经创建，如果没有，则创建它并调用其 Display 方法。
Client 类：客户端代码通过 ProxyImage 来访问 RealImage。第一次调用 Display 时，RealImage 会被创建并加载图像。第二次调用时，由于 RealImage 已经存在，代理会直接调用它的 Display 方法，而不会再次加载图像。