C++ 设计模式之代理模式

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【简介】什么是代理模式

        代理模式 Proxy Pattern 是⼀种结构型设计模式，⽤于控制对其他对象的访问。在代理模式中，允许⼀个对象（代理）充当另⼀个对象（真实对象）的接⼝，以控制对这个对象的访问。通常⽤于在访问某个对象时引⼊⼀些间接层(中介的作⽤)，这样可以在访问对象时添加额外的控制逻辑，⽐如限制访问权限，延迟加载。
        ⽐如说有⼀个⽂件加载的场景，为了避免直接访问“⽂件”对象，我们可以新增⼀个代理对象，代理对象中有⼀个对“⽂件对象”的引⽤，在代理对象的 load ⽅法中，可以在访问真实的⽂件对象之前进⾏⼀些操作，⽐如权限检查，然后调⽤真实⽂件对象的 load ⽅法，最后在访问真实对象后进⾏其他操作，⽐如记录访问⽇志。

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【基本结构】

代理模式的主要⻆⾊有：

• Subject（抽象主题）： 抽象类，通过接⼝或抽象类声明真实主题和代理对象实现的业务⽅法。
• RealSubject（真实主题）：定义了Proxy所代表的真实对象，是客户端最终要访问的对象。
• Proxy（代理）：包含⼀个引⽤，该引⽤可以是RealSubject的实例，控制对RealSubject的访问，并可能负责创建和删除RealSubject的实例。

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【实现方式】

        代理模式的基本实现分为以下⼏个步骤：(以Java代码做示例)

1. 定义抽象主题, ⼀般是接⼝或者抽象类，声明真实主题和代理对象实现的业务⽅法。

// 1. 定义抽象主题
interface Subject {
    void request();
}

2.定义真实主题，实现抽象主题中的具体业务
 

// 2. 定义真实主题
class RealSubject implements Subject {
    @Override
    public void request() {
        System.out.println("RealSubject handles the request.");
    }
}

3.定义代理类，包含对RealSubject 的引⽤，并提供和真实主题相同的接⼝，这样代理就可以替代真实主题，并对真实主题进⾏功能扩展。

// 3. 定义代理
class Proxy implements Subject {
    // 包含⼀个引⽤
    private RealSubject realSubject;

    @Override
    public void request() {
    // 在访问真实主题之前可以添加额外的逻辑
        if (realSubject == null) {
            realSubject = new RealSubject();
        }
    // 调⽤真实主题的⽅法
        realSubject.request();

    // 在访问真实主题之后可以添加额外的逻辑
    }
}

4.客户端使⽤代理

// 4. 客户端使⽤代理
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 使⽤代理
        Subject proxy = new Proxy();
        proxy.request();
    }
}

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【使用场景】

        代理模式可以控制客户端对真实对象的访问，从⽽限制某些客户端的访问权限，此外代理模式还常⽤在访问真实对象之前或之后执⾏⼀些额外的操作（⽐如记录⽇志），对功能进⾏扩展。
        以上特性决定了代理模式在以下⼏个场景中有着⼴泛的应⽤：

• 虚拟代理：当⼀个对象的创建和初始化⽐较昂贵时，可以使⽤虚拟代理，虚拟代理可以延迟对象的实际创建和初始化，只有在需要时才真正创建并初始化对象。
• 安全代理：安全代理可以根据访问者的权限决定是否允许访问真实对象的⽅法。

        但是代理模式涉及到多个对象之间的交互，引⼊代理模式会增加系统的复杂性，在需要频繁访问真实对象时，还可能会有⼀些性能问题。
        代理模式在许多⼯具和库中也有应⽤：

• Spring 框架的 AOP 模块使⽤了代理模式来实现切⾯编程。通过代理，Spring 能够在⽬标对象的⽅法执⾏前、执⾏后或抛出异常时插⼊切⾯逻辑，⽽不需要修改原始代码。
• Java 提供了动态代理机制，允许在运⾏时⽣成代理类。
• Android中的Glide框架使⽤了代理模式来实现图⽚的延迟加载。

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【扩展】代理模式和适配器模式有什么区别

        代理模式的主要⽬的是控制对对象的访问。通常⽤于在访问真实对象时引⼊⼀些额外的控制逻辑，如权限控制、延迟加载等。
        适配器模式的主要⽬的是使接⼝不兼容的对象能够协同⼯作。适配器模式允许将⼀个类的接⼝转换成另⼀个类的接⼝，使得不同接⼝的类可以协同⼯作。

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【C++ 编码部分】

1. 题目描述

        小明想要购买一套房子，他决定寻求一家房屋中介来帮助他找到一个面积超过100平方米的房子，只有符合条件的房子才会被传递给小明查看。

2. 输入描述

        第一行是一个整数 N（1 ≤ N ≤ 100），表示可供查看的房子的数量。接下来的 N 行，每行包含一个整数，表示对应房子的房屋面积。

3. 输出描述

        对于每个房子，输出一行，表示是否符合购房条件。如果房屋面积超过100平方米，输出 "YES"；否则输出 "NO"。

4. C++编码实例

/**
* @version Copyright (c) 2024 NCDC, Servo。 Unpublished - All rights reserved
* @file ProxyMode.hpp
* @brief 代理模式
* @autor 写代码的小恐龙er
* @date 2024/01/10
*/

#include
#include

using namespace std;

// 抽象主题 -- 买房子的人 和 其代理类的 基类 实现业务方法
class AbstractHome
{
public:
    virtual void BuyInfo() = 0; 
};

// 真实主题 -- 买房子的类
class HomeBuyer : public AbstractHome
{
public:
    void BuyInfo() override{
        std::cout << "YES" << endl;
    }
};

// 【！代理类】 真实类的行为全权由代理类代替
class HomeProxy : public AbstractHome
{
 // 包含真实类的实例化对象
private:
    HomeBuyer *_homeBuyer = nullptr;

// 在创建代理类时 一并创建真实类
public:
    HomeProxy(){
        if(_homeBuyer == nullptr) {
            _homeBuyer = new HomeBuyer();
        }
    }
// 将真实类的各个需求属性放置在代理类种
private:
    int _areaSize = 0;
// 重写真实类的各个行为
public:
    // 一种方法是可以将 判断属性加至代理者的私有属性种 另一种是将其作为参数传入进去
    void SetAreaSize(int size){
        this->_areaSize = size;
    }
    void BuyInfo() override{
        if(_areaSize > 100) _homeBuyer->BuyInfo();
        else std::cout << "NO" << endl;
    }
};

// 客户端代码
int main()
{
    // 输入的房子数量
    int homeNum = 0;
    std::cin >> homeNum;
    
    // 创建代理类
    AbstractHome *buyerAbstractProxy = new HomeProxy();
    
    // 设置代理类 将抽象类向下类型转换
    HomeProxy *homeProxy = dynamic_cast(buyerAbstractProxy);
        
    for(int i = 0; i < homeNum; i++)
    {
        // 房子的面积大小 -- 需要告知给代理 让其做逻辑判断
        int areaSize = 0;
        std::cin >> areaSize;
        
        homeProxy->SetAreaSize(areaSize);
        
        // 开始进行逻辑判断
        homeProxy->BuyInfo();
    }
    
    delete buyerAbstractProxy;
    buyerAbstractProxy = nullptr;
    
    return 0;
}

......

To be continued.