设计模式使用场景实现示例及优缺点（结构型模式——代理模式、外观模式）

在一个遥远的编程王国中，有一座被广泛尊敬的软件城堡。城堡里住着各种各样的设计模式，它们像魔法一样帮助开发者解决问题。在这些设计模式中，有一个被称为“代理模式”的智者，他总是身着神秘的斗篷。

代理模式并不总是直接展示自己的能力，而是选择通过一个代理来行事。这个代理就像是他的双手和双脚，帮助他处理外界的事务。有一天，软件城堡的大门前来了一个名为“客户请求”的年轻旅人。他带着急切的心情，希望能直接见到著名的资源对象，因为他需要资源对象的帮助来完成他的任务。

资源对象非常宝贵且忙碌，不能直接响应所有的请求。于是，代理模式出现了，他对年轻的旅人说：“年轻人，我是资源对象的代理，你可以告诉我你的需求，我将帮你转达。”

旅人稍感疑惑，但还是向代理模式说明了他的需求。代理模式听后，先是进行了一番安全检查，确认旅人的请求是合理和安全的。然后，代理模式决定采用延迟初始化的方式，先不打扰资源对象，而是记录下请求的详细信息。

随着时间的推移，当同类的请求越来越多时，代理模式就会汇总这些请求，一次性地提醒资源对象。这样做不仅提高了效率，还保护了资源对象不被频繁打扰。

旅人最终通过代理模式成功地得到了资源对象的帮助，完成了自己的任务。

代理模式（Proxy Pattern）

代理模式（Proxy Pattern）是一种结构型设计模式，它通过引入一个代理对象来控制对另一个对象的访问。这个代理对象可以为被代理的对象提供额外的功能，例如访问控制、延迟初始化、日志记录、或网络访问等。

适用场景

1. 远程代理：

   • 为一个对象在不同的地址空间提供局部代表。

2. 虚拟代理：

   • 根据需要创建开销很大的对象。

3. 保护代理：

   • 控制对原始对象的访问。

4. 智能指引：

   • 在访问对象时执行一些附加操作，例如计数操作或引用检测。

实现示例（Java）

以下是一个简单的代理模式的实现示例，展示如何通过代理对象控制对实际对象的访问。

1. 定义主题接口

public interface Subject {
    void request();
}

• 说明：Subject 接口定义了一个 request 方法，这是实际对象和代理对象都需要实现的方法。

2. 定义真实主题类（RealSubject）

public class RealSubject implements Subject {
    public void request() {
        System.out.println("RealSubject: Handling request.");
    }
}

• 说明：RealSubject 类实现了 Subject 接口的 request 方法，表示真实处理请求的类。

3. 定义代理类（Proxy）

public class Proxy implements Subject {
    private RealSubject realSubject;

    public Proxy(RealSubject realSubject) {
        this.realSubject = realSubject;
    }

    public void request() {
        if (this.checkAccess()) {
            this.realSubject.request();
            this.logAccess();
        }
    }

    private boolean checkAccess() {
        // 检查访问权限
        System.out.println("Proxy: Checking access prior to firing a real request.");
        return true;
    }

    private void logAccess() {
        // 记录请求日志
        System.out.println("Proxy: Logging the time of request.");
    }
}

• 说明：
  • Proxy 类实现了 Subject 接口，并持有一个 RealSubject 对象。
  • 在 request 方法中，代理类先检查访问权限，再调用真实对象的 request 方法，最后记录请求日志。

4. 客户端代码

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        RealSubject realSubject = new RealSubject();
        Proxy proxy = new Proxy(realSubject);
        
        proxy.request();
    }
}

• 说明：
  • Client 类创建了 RealSubject 和 Proxy 对象，通过 Proxy 对象调用 request 方法，从而控制对 RealSubject 的访问。

优点

1. 隔离性：

   • 代理模式可以作为调用者和实际对象之间的中介，降低系统组件之间的耦合度，增强对象间的隔离性。

2. 安全性：

   • 通过代理可以控制对实际对象的访问，实现安全检查以及深度验证。

3. 扩展性：

   • 代理模式在不修改具体对象代码的情况下，可以灵活地增加功能。

4. 智能化：

   • 可以在不改变服务对象接口的前提下，实施一些附加操作，如延迟初始化和访问日志等。

缺点

1. 代码复杂性：

   • 引入代理也意味着增加了系统的复杂性，可能会引入新的类和接口，增加了代码的理解和维护成本。

2. 响应时间：

   • 代理模式可能会导致系统运行速度减慢，特别是在代理操作中加入了大量处理逻辑时。

3. 设计难度：

   • 正确地设计和实施代理模式需要仔细考虑整个系统的设计，以确保不会对系统性能产生负面影响。

类图

Client
  |
  v
Subject <---- Proxy <---- RealSubject

总结

代理模式提供了一种有效的方式来控制和管理对象的访问。通过使用代理，可以在保持业务对象职责清晰的同时，增加各种功能。此模式特别适用于需要对业务对象进行访问控制和其他预处理操作的场景。