什么是代理模式?
代理(proxy)是一种结构型设计模式,其目的是通过引入一个代理对象来控制对另一个对象的访问。代理对象充当目标对象的接口,这样客户端就可以通过代理对象间接地访问目标对象,从而在访问过程中实现一些额外的控制、功能或处理。
代理模式主要有三种类型:保护代理、虚拟代理和远程代理。
- 保护代理(protection proxy): 控制对真实对象的访问权限,允许或拒绝对真实对象的请求。例如,访问控制、身份验证等功能可以通过保护代理来实现。
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| subject | | realsubject | | proxy |
| +request() |<------| +sensitiveop() |<------| +request() |
+-----------------+ +---------------------+ +----------------+
- 虚拟代理(virtual proxy): 控制对目标对象的访问,延迟目标对象的创建或加载,以减少系统开销。例如,加载大型图像或复杂对象时,可以使用虚拟代理进行懒加载,只有在需要时才真正创建目标对象。
+-----------------+ +---------------------+ +----------------+
| subject | | realsubject | | proxy |
| +request() |<------| +loadimage() |<------| +request() |
+-----------------+ +---------------------+ +----------------+
- 远程代理(remote proxy): 在不同地址空间中代理对象,使得可以在不同的系统中进行远程通信。远程代理允许客户端访问位于远程服务器上的对象,而不必了解底层的网络细节。
+-----------------+ +---------------------+ +----------------+
| subject | | realsubject | | proxy |
| +request() |<------| +remoterequest() |<------| +request() |
+-----------------+ +---------------------+ +----------------+
代理模式的主要优势包括:
-
控制访问: 代理对象可以控制客户端对目标对象的访问,从而增强安全性或实现访问控制。
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延迟加载: 使用虚拟代理可以延迟目标对象的创建,减少系统启动时间和资源占用。
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简化接口: 代理对象可以提供更简单的接口,隐藏目标对象的复杂性。
-
远程访问: 远程代理使得客户端可以访问远程服务器上的对象,实现分布式系统中的远程通信。
代理模式的一般结构包括:
-
抽象主题(subject): 定义了代理和真实对象的共同接口,客户端通过该接口访问真实对象。
-
真实主题(real subject): 实现了抽象主题接口,是代理所代表的真实对象。
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代理(proxy): 实现了抽象主题接口,保存了对真实对象的引用,可以在客户端访问真实对象前后执行一些额外的操作。
代理模式的实现方式在不同编程语言中可能有所不同,但核心思想是引入一个中间层(代理对象)来控制对目标对象的访问。这样的设计提供了更好的灵活性和可维护性,允许在不修改客户端代码的情况下改变目标对象的行为或实现。
模式的意图
别名
在 python 3 中,如何实现(proxy)代理设计模式:
在 python 中实现代理(proxy)设计模式相对简单,因为 python 语言的特性和语法支持可以轻松地创建代理对象。下面是一个简单的例子,演示了如何实现保护代理(protection proxy):
# 抽象主题(subject)
class subject:
def request(self):
pass
# 真实主题(real subject)
class realsubject(subject):
def request(self):
print("realsubject: handling request")
# 代理(proxy)
class proxy(subject):
def __init__(self, real_subject):
self._real_subject = real_subject
def request(self):
# 添加额外的控制逻辑
print("proxy: checking access permissions.")
if self._check_access():
# 调用真实主题的方法
self._real_subject.request()
print("proxy: logging the request.")
else:
print("proxy: access denied.")
def _check_access(self):
# 模拟访问权限控制
# 在实际应用中,这里可能会涉及更复杂的逻辑,如身份验证等
return true # 允许访问
# 客户端代码
if __name__ == "__main__":
real_subject = realsubject()
proxy = proxy(real_subject)
# 通过代理访问真实主题
proxy.request()
在这个例子中:
subject
是抽象主题,定义了代理和真实主题的共同接口。realsubject
是真实主题,实现了抽象主题的接口,表示真实的对象。proxy
是代理,包含一个对真实主题的引用,并在调用真实主题的方法前后添加了额外的控制逻辑。
在客户端代码中,我们首先创建了真实主题 realsubject
和代理 proxy
的实例,然后通过代理对象调用 request()
方法。代理对象会在调用真实主题的方法前后执行一些额外的操作,例如检查访问权限和记录请求。
这只是代理模式的一个简单示例,实际应用中可能涉及更复杂的场景和逻辑。代理模式可以根据具体的需求进行不同形式的实现,例如虚拟代理(virtual proxy)或远程代理(remote proxy)。
在实现代理模式时,有一些需要注意的地方:
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接口一致性: 代理对象应该实现与真实对象相同的接口,以确保客户端能够无缝地切换代理和真实对象。
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代理生命周期: 考虑代理对象和真实对象的生命周期。确保代理对象和真实对象的创建、销毁和状态管理都得到正确处理。
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懒加载: 在虚拟代理中,确保真实对象的懒加载(延迟加载)逻辑正确实现,只有在需要时才真正创建或加载真实对象。
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权限控制: 在保护代理中,确保代理对象正确地进行访问权限的控制,只有在符合条件时才允许客户端访问真实对象。
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网络通信: 在远程代理中,要注意网络通信的问题,如处理超时、错误处理、序列化和反序列化等。
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性能考虑: 使用代理模式可能引入一些性能开销,特别是在远程代理中。要仔细考虑性能需求,避免不必要的开销。
-
线程安全性: 如果在多线程环境中使用代理模式,确保代理对象的线程安全性,以避免潜在的并发问题。
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代理组合: 考虑使用多个代理对象的组合,形成代理链。代理链可以实现更复杂的控制逻辑,但要注意确保每个代理的职责清晰且不重叠。
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避免过度设计: 不要过度设计代理模式。根据实际需求,只添加必要的代理,以避免引入不必要的复杂性。
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异常处理: 考虑代理对象和真实对象的异常处理。确保代理对象能够适当地处理异常,并在必要时传递给客户端。
总体来说,代理模式的实现需要根据具体场景灵活运用,确保代理对象能够正确地完成预期的功能,并且与真实对象协同工作。在设计和实现时,理清代理对象和真实对象的职责和关系是非常重要的。
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