设计模式之代理模式

一、详细介绍

        代理模式是一种结构型设计模式，它为对象提供了一个代理对象，以便控制对原对象的访问。代理模式通过引入一个新的代理对象，来作为原对象的代表，为原对象增加一层间接访问层，从而在不改变原有业务逻辑的情况下，增强或扩展功能，如添加访问控制、日志记录、缓存、延迟加载等。

代理模式的关键角色包括：

1. 抽象主题（Subject）：定义了真实主题和代理主题共有的接口，这样在任何使用真实主题的地方都可以使用代理主题。

2. 真实主题（Real Subject）：实现了抽象主题接口，包含了实际业务逻辑。

3. 代理主题（Proxy）：也实现了抽象主题接口，持有真实主题的引用。在客户端调用接口方法时，代理主题可以进行预处理、后处理或者在必要时才创建真实主题，从而实现对真实主题的访问控制、功能增强等。

二、使用场景

1. 远程代理：为位于不同地址空间的对象提供本地代理，隐藏网络通信细节。

2. 虚拟代理：在需要时才创建开销大的对象，如大图的预加载、数据懒加载等。

3. 保护代理：控制对真实主题的访问权限，如权限校验、访问计数等。

4. 智能引用：为对象提供额外的服务，如统计引用次数、回收垃圾对象等。

5. 日志代理：在调用真实对象方法前后记录日志，便于监控和调试。

三、注意事项

1. 代理对象与真实对象的接口一致性：代理对象和真实对象应实现相同的接口，以确保客户端代码无需感知代理的存在。

2. 代理模式与装饰器模式的区别：虽然两者都通过包装对象来添加新功能，但代理模式关注的是控制访问，而装饰器模式关注的是对象功能的扩展。

四、优缺点

优点：

1. 扩展性强：通过代理对象可以在不修改原代码的基础上增加新功能。

2. 职责清晰：真实对象专注于业务逻辑，代理对象专注于非业务逻辑的辅助功能。

3. 保护真实对象：通过代理对象可以控制对真实对象的访问，如权限检查、访问次数限制等。

缺点：

1. 增加了系统的复杂性：引入代理对象会使系统结构更复杂，增加代码理解难度。

2. 过多使用代理可能导致系统性能下降：如果过度使用代理，可能会因为额外的代理操作导致系统性能下降。

五、Java代码示例

以下是一个简单的Java代码示例，展示了使用代理模式实现图片预加载功能：

// 抽象主题（Image）
interface Image {
    void display();
}
 
// 真实主题（RealImage）
class RealImage implements Image {
    private String fileName;
 
    public RealImage(String fileName) {
        this.fileName = fileName;
        loadFromDisk(fileName); // 加载图片到内存
    }
 
    private void loadFromDisk(String fileName) {
        System.out.println("Loading image from disk: " + fileName);
    }
 
    @Override
    public void display() {
        System.out.println("Displaying image: " + fileName);
    }
}
 
// 代理主题（ProxyImage）
class ProxyImage implements Image {
    private RealImage realImage;
    private String fileName;
 
    public ProxyImage(String fileName) {
        this.fileName = fileName;
    }
 
    @Override
    public void display() {
        if (realImage == null) {
            realImage = new RealImage(fileName);
        }
        realImage.display();
    }
}
 
// 客户端代码
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Image proxyImage = new ProxyImage("large.jpg");
        proxyImage.display(); // 首次显示时加载图片
        proxyImage.display(); // 第二次显示时直接使用缓存
    }
}

六、问题与解决方案

1. 代理对象与真实对象职责混淆：如果代理对象承担过多业务逻辑，可能导致职责不清。应明确代理对象的主要职责是控制访问、增强功能，而非处理业务逻辑。

2. 代理对象过多导致系统复杂：如果系统中代理对象过多，可能导致系统复杂度增加。可以通过合理设计代理层次、合并相似代理功能等方式简化系统。

七、与其他模式的对比

1. 与适配器模式的对比：适配器模式主要用于将一个接口转换为客户期望的另一个接口，而代理模式则是在不改变接口的前提下为对象添加额外功能或控制访问。

2. 与装饰器模式的对比：装饰器模式动态地给对象添加新功能，且装饰器和被装饰对象具有相同的类型；而代理模式侧重于控制访问，代理和真实主题虽有相同的接口，但代理往往有更丰富的控制逻辑。

3. 与外观模式的对比：外观模式为子系统提供了一个统一的接口，简化了外部调用；而代理模式侧重于控制对单一对象的访问，不涉及子系统间的整合。