C++实现设计模式---代理模式 (Proxy)

代理模式 (Proxy)

代理模式 是一种结构型设计模式，它为其他对象提供一个代理以控制对该对象的访问。代理模式常用于延迟加载、访问控制、智能引用等场景。

意图

提供对某对象的控制。
控制对目标对象的访问，通常用于在不改变目标对象的情况下，附加额外的功能。
常见于延迟加载、权限控制等场景。

使用场景

远程代理
- 当对象存在于不同的地址空间时，代理模式提供了对远程对象的访问。
虚拟代理
- 延迟对象的创建，只有在需要时才创建对象，避免不必要的资源消耗。
保护代理
- 控制对某个对象的访问权限。代理对象负责控制访问。
智能代理
- 对对象访问进行计数、缓存等操作。例如，记录访问次数、管理缓存等。

参与者角色

主题接口 (Subject)
- 定义了目标对象和代理类的公共接口。
真实主题 (RealSubject)
- 实现了 Subject 接口的目标对象，包含实际业务逻辑。
代理 (Proxy)
- 代理类，持有真实主题对象的引用，代理请求到真实主题对象，附加控制逻辑。

示例代码

以下代码展示了如何使用代理模式控制对一个图片加载的访问。

#include <iostream>
#include <string>// 主题接口
class Image {
public:virtual ~Image() = default;virtual void display() = 0; // 移除 const
};// 真实主题：加载并显示图片
class RealImage : public Image {
private:std::string filename;public:RealImage(const std::string& file) : filename(file) {loadImage();}void loadImage() const {std::cout << "Loading image: " << filename << std::endl;}void display() override {std::cout << "Displaying image: " << filename << std::endl;}
};// 代理类：代理真实图片加载和显示
class ProxyImage : public Image {
private:RealImage* realImage;std::string filename;public:ProxyImage(const std::string& file) : filename(file), realImage(nullptr) {}void display() override {if (!realImage) {realImage = new RealImage(filename);  // 延迟加载真实图像}realImage->display();}~ProxyImage() {delete realImage;}
};// 客户端代码
int main() {Image* image1 = new ProxyImage("image1.jpg");Image* image2 = new ProxyImage("image2.jpg");// 第一次访问时加载并显示图片image1->display();image2->display();// 直接显示图片，不会重新加载image1->display();delete image1;delete image2;return 0;
}

代码解析

1. 主题接口

Image 类定义了目标对象和代理类的公共接口。
所有的图片类都需要实现 display 方法。

class Image {
public:virtual ~Image() = default;virtual void display() = 0;
};

2. 真实主题

RealImage 类是实际的图片对象，提供了加载和显示图片的功能。
loadImage 在构造函数中被调用，用于模拟加载图片。

class RealImage : public Image {
private:std::string filename;public:RealImage(const std::string& file) : filename(file) {loadImage();}void loadImage() const {std::cout << "Loading image: " << filename << std::endl;}void display() override {std::cout << "Displaying image: " << filename << std::endl;}
};

3. 代理类

ProxyImage 类是一个代理类，它控制对 RealImage 的访问。
在 display 方法中，它会先检查 realImage 是否已被创建。如果尚未创建，则延迟加载它。

class ProxyImage : public Image {
private:RealImage* realImage;std::string filename;public:ProxyImage(const std::string& file) : filename(file), realImage(nullptr) {}void display() override {if (!realImage) {realImage = new RealImage(filename);  // 延迟加载真实图像}realImage->display();}~ProxyImage() {delete realImage;}
};

4. 客户端

客户端使用代理类，而不是直接使用真实主题类。
ProxyImage 控制了对 RealImage 的访问，并在必要时创建它。

int main() {Image* image1 = new ProxyImage("image1.jpg");Image* image2 = new ProxyImage("image2.jpg");image1->display(); // 加载并显示image2->display(); // 加载并显示image1->display(); // 直接显示delete image1;delete image2;
}