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代理模式的C++实现示例

article 2025/3/13 10:39:10

核心思想

代理模式（Proxy Pattern）是一种结构型设计模式，其核心思想是为其他对象提供一个代理或占位符，以控制对这个对象的访问。代理对象通常会在客户端和目标对象之间起到中介作用，可以在不改变目标对象的情况下，增加额外的功能或控制访问。

解决的问题

代理模式主要解决以下问题：
访问控制：限制对目标对象的访问，例如权限控制、延迟加载等。
功能增强：在不修改目标对象的情况下，增加额外的功能，例如日志记录、性能监控等。
远程代理：为位于不同地址空间的对象提供本地代表，例如远程方法调用（RMI）。
虚拟代理：延迟创建开销较大的对象，直到真正需要时才创建。

使用场景

延迟加载（Lazy Loading）：当对象的创建和初始化成本较高时，可以使用代理模式来延迟对象的创建，直到真正需要时才进行初始化。
访问控制：当需要对对象的访问进行控制时，可以使用代理模式来限制或过滤对目标对象的访问。
日志记录：当需要在访问对象时记录日志或进行审计时，可以使用代理模式来添加日志功能。
远程代理：当需要访问远程对象时，可以使用代理模式来隐藏网络通信的复杂性。

优点：

职责清晰：代理模式将客户端与目标对象解耦，使得职责更加清晰。
扩展性强：可以在不修改目标对象的情况下，通过代理对象增加额外的功能。
控制访问：代理对象可以控制对目标对象的访问，例如权限控制、延迟加载等。

缺点：

增加复杂性：引入代理对象会增加系统的复杂性，尤其是在需要多层代理时。
性能开销：代理对象可能会引入额外的性能开销，尤其是在远程代理或虚拟代理的情况下。

示例代码

以下是一个简单的 C++11 代理模式示例，展示了如何使用代理模式来实现延迟加载和日志记录：

#include <iostream>
#include <memory>
#include <string>

// 目标接口
class Subject {
public:
    virtual void Request() const = 0;
    virtual ~Subject() = default;
};

// 真实目标类
class RealSubject : public Subject {
public:
    void Request() const override {
        std::cout << "RealSubject: Handling Request." << std::endl;
    }
};

// 代理类
class Proxy : public Subject {
public:
    Proxy() : realSubject_(nullptr) {}

    void Request() const override {
        // 延迟加载真实对象
        if (!realSubject_) {
            realSubject_ = std::make_unique<RealSubject>();
        }
        std::cout << "Proxy: Logging before handling request." << std::endl;
        realSubject_->Request();
        std::cout << "Proxy: Logging after handling request." << std::endl;
    }

private:
    mutable std::unique_ptr<RealSubject> realSubject_;
};

// 模拟客户端代码
void ClientCode(const Subject& subject) {
    subject.Request();
}

int main() {
    std::cout << "Client: Executing the client code with a real subject:" << std::endl;
    RealSubject realSubject;
    ClientCode(realSubject);//这里客户端直接使用目标对象
	std::cout << std::endl;
    std::cout << "\nClient: Executing the client code with a proxy:" << std::endl;
    Proxy proxy;
    ClientCode(proxy);//这里客户端使用代理对象
    return 0;
}

输出结果

Client: Executing the client code with a real subject:
RealSubject: Handling Request.

Client: Executing the client code with a proxy:
Proxy: Logging before handling request.
RealSubject: Handling Request.
Proxy: Logging after handling request.

代码解析

Subject：定义了目标接口，RealSubject 和 Proxy 都实现了这个接口。
RealSubject：是真实的目标对象，负责实际的业务逻辑。
Proxy：代理类，持有一个 RealSubject 的指针，并在 Request 方法中控制对 RealSubject 的访问。代理类在 Request 方法中增加了日志记录功能，并实现了延迟加载。
ClientCode：客户端代码，通过 Subject 接口与目标对象交互，无需关心目标对象是 RealSubject 还是 Proxy。