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设计模式：代理模式（Proxy Pattern）

news 2025/9/2 11:17:32

文章目录

- 一、代理模式的定义
- 二、实例分析
- 三、示例代码

一、代理模式的定义

代理模式是一种结构型设计模式，它为某个对象提供一个代理或占位符，以控制对这个对象的访问。简单来说代理对象在客户端和目标对象之间起到中介作用，客户端并不会直接操作目标对象，而是通过代理对象间接访问。
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代理模式常用于以下情况：

远程代理：为远程对象（在不同地址空间、服务器上）提供本地代理，隐藏远程访问的复杂性。
虚拟代理：在需要消耗大量资源时，先用代理延迟对象的创建或初始化。（如：大图片的延迟加载）
保护代理：控制不同用户对对象的访问权限。（如：文件系统访问控制）
智能代理：在访问对象时附加额外操作（如缓存、日志、计数、线程安全控制）。

代理模式结构：
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二、实例分析

问题：
为什么要控制对于某个对象的访问呢？举个例子：有这样一个消耗大量系统资源的巨型对象，你只是偶尔需要使用它，并非总是需要。
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你可以实现延迟初始化：在实际有需要时再创建该对象。对象的所有客户端都要执行延迟初始代码。不幸的是，这很可能会带来很多重复代码。

在理想情况下，我们希望将代码直接放入对象的类中，但这并非总是能实现：比如类可能是第三方封闭库的一部分。

解决方案：
代理模式建议新建一个与原服务对象接口相同的代理类，然后更新应用以将代理对象传递给所有原始对象客户端。代理类接收到客户端请求后会创建实际的服务对象，并将所有工作委派给它。
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这有什么好处呢？如果需要在类的主要业务逻辑前后执行一些工作，你无需修改类就能完成这项工作。由于代理实现的接口与原类相同，因此你可将其传递给任何一个使用实际服务对象的客户端。

真实世界类比：
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信用卡是银行账户的代理，银行账户则是一大捆现金的代理。它们都实现了同样的接口，均可用于进行支付。消费者会非常满意，因为不必随身携带大量现金；商店老板同样会十分高兴，因为交易收入能以电子化的方式进入商店的银行账户中，无需担心存款时出现现金丢失或被抢劫的情况。

代码实现：

抽象接口：Payment，定义统一的 pay(amount) 方法。
真实主题（RealSubject）：Cash，表示真正的支付方式（现金支付）
代理（Proxy）：CreditCard，作为银行账户的代理，内部持有一个 BankAccount（或 Cash）对象，通过代理实现支付。

#include <iostream>
#include <memory>
using namespace std;// 抽象接口
class Payment {
public:virtual void pay(double amount) = 0;virtual ~Payment() = default;
};// 真实主题：现金支付
class Cash : public Payment {
public:void pay(double amount) override {cout << "支付现金: " << amount << " 元" << endl;}
};// 银行账户（被代理对象）
class BankAccount {
public:void withdraw(double amount) {cout << "从银行账户扣款: " << amount << " 元" << endl;}
};// 代理：信用卡支付
class CreditCard : public Payment {
private:BankAccount* account; // 代理对象内部持有真实对象
public:CreditCard(BankAccount* acc) : account(acc) {}void pay(double amount) override {cout << "使用信用卡支付: " << amount << " 元" << endl;account->withdraw(amount); // 实际通过银行账户扣款}
};// 客户端
int main() {// 使用现金支付unique_ptr<Payment> cashPayment = make_unique<Cash>();cashPayment->pay(100);// 使用信用卡支付（代理）BankAccount bankAcc;unique_ptr<Payment> creditPayment = make_unique<CreditCard>(&bankAcc);creditPayment->pay(200);return 0;
}

三、示例代码

示例一：

#include <iostream>
#include <memory>
using namespace std;// 抽象主题
class Subject {
public:virtual void request() = 0;virtual ~Subject() = default;
};// 真实主题
class RealSubject : public Subject {
public:void request() override {cout << "RealSubject: Handling request." << endl;}
};// 代理类
class Proxy : public Subject {
private:unique_ptr<RealSubject> realSubject;
public:void request() override {if (!realSubject) {cout << "Proxy: Creating RealSubject." << endl;realSubject = make_unique<RealSubject>();}cout << "Proxy: Delegating request to RealSubject." << endl;realSubject->request();}
};// 客户端
int main() {Proxy proxy;proxy.request(); // 第一次访问，创建真实对象proxy.request(); // 第二次访问，直接使用已有对象return 0;
}

示例二：
数据库模块（QSqlQuery）+ 缓存代理的实际应用示例

设计思路：

接口类 IDatabase：定义通用的查询接口
真实类 RealDatabase：直接使用 QSqlDatabase + QSqlQuery 访问数据库。
代理类 DatabaseProxy：在真实查询前先检查缓存，缓存命中就直接返回结果，避免重复访问数据库。

#include <QCoreApplication>
#include <QtSql/QSqlDatabase>
#include <QtSql/QSqlQuery>
#include <QtSql/QSqlError>
#include <QDebug>
#include <QVariant>
#include <QMap>
#include <QStringList>// 抽象接口
class IDatabase {
public:virtual QStringList query(const QString& sql) = 0;virtual ~IDatabase() = default;
};// 真实数据库类
class RealDatabase : public IDatabase {
private:QSqlDatabase db;
public:RealDatabase() {// 连接 SQLite 数据库db = QSqlDatabase::addDatabase("QSQLITE");db.setDatabaseName(":memory:"); // 内存数据库，演示用if (!db.open()) {qWarning() << "Database error:" << db.lastError().text();}// 初始化数据QSqlQuery q;q.exec("CREATE TABLE users (id INT, name TEXT)");q.exec("INSERT INTO users VALUES (1, 'Alice')");q.exec("INSERT INTO users VALUES (2, 'Bob')");}QStringList query(const QString& sql) override {QSqlQuery q;QStringList result;if (!q.exec(sql)) {qWarning() << "SQL error:" << q.lastError().text();return result;}while (q.next()) {result << q.value(0).toString(); // 只取第一列}qDebug() << "[RealDatabase] Executing:" << sql;return result;}
};// 代理类，带缓存
class DatabaseProxy : public IDatabase {
private:RealDatabase* realDb;QMap<QString, QStringList> cache; // SQL -> 查询结果
public:DatabaseProxy() : realDb(nullptr) {}QStringList query(const QString& sql) override {// 缓存检查if (cache.contains(sql)) {qDebug() << "[Proxy] Cache hit for:" << sql;return cache[sql];}// 创建真实对象if (!realDb) {realDb = new RealDatabase();}qDebug() << "[Proxy] Cache miss, querying DB:" << sql;QStringList result = realDb->query(sql);// 存入缓存cache[sql] = result;return result;}~DatabaseProxy() {delete realDb;}
};// 测试
int main(int argc, char *argv[]) {QCoreApplication a(argc, argv);IDatabase* db = new DatabaseProxy();qDebug() << db->query("SELECT name FROM users WHERE id=1");qDebug() << db->query("SELECT name FROM users WHERE id=2");qDebug() << db->query("SELECT name FROM users WHERE id=1"); // 命中缓存delete db;return 0;
}