代理模式

1 代理模式

代理模式爲另一個對象提供一個替身或佔位符，並控制對這個對象的訪問。

2 代理模式的UML類圖

• Subject:爲RealSubject和Proxy提供接口，通過實現這個接口，Proxy在RealSubject出現的地方取代它。
• RealSubject:是真正做事的對象，它是被Proxy代理和控制訪問的對象。
• Proxy:持有對RealSubject的引用。在某些例子中，Proxy還負責RealSubject對象的創建與銷燬。客戶與RealSubject的交互必須通過Proxy。因爲Proxy和RealSubject實現的相同的接口Subject，因此任何用到RealSubject的地方，都可以使用Proxy取代。某些情況下，需要這些控制。這些情況包括RealSubject是遠程對象、RealSubject創建開銷大或 RealSubject需要被保護。

3 代理模式的類型

代理模式創建一個代表對象，讓代表對象控制某對象的訪問。

3.1 遠程代理

遠程代理控制遠程對象的訪問。

Proxy和RealSubject需要通過網絡遠程訪問。在Java中，可以使用RMI（遠程方法調用）技術來實現。
例子：糖果監視器GumballMonitor監視糖果機GumballMachine的狀態，其中糖果機GumballMachine位於遠程的另一個JVM中，糖果監視器GumballMonitor通過ProxyProxy控制訪問遠程對象 。

3.2 虛擬代理

虛擬代理控制訪問那些創建開銷大的資源。

例子：CD封面的顯示。

ImageProxy工作流程

• 1 ImageProxy首先創建一個ImageIcon對象，然後從網上URL上加載圖像。
• 2 在加載過程中，ImageProxy顯示“CD封面正在加載，請等候…”。
• 3 當圖像加載完畢，ImageProxy把所有方法調用委託給ImageIcon，這些方法包括了paintIcon()、getWidth()和getHeight()。
• 4 當用戶請求新的圖像時，創建新的代理，重複這樣的過程。

3.3 保護代理

保護代理基於權限控制對資源的訪問。

例子：男女配對的約會服務系統。每個用戶不能改變自己的評分，也不可以改變其他用戶的個人信息。因此，需要兩個代理，一個控制訪問自己的對象，另一個控制訪問其他用戶的對象。這必須使用Java API的動態代理。

3.4 防火牆代理

控制網絡資源的訪問，保護主體免於“壞客戶”的侵害。

3.5 緩存代理

爲開銷大的運算結果提供暫時存儲：它允許多個客戶共享結果，以減少計算或網絡延遲。

3.6 同步代理

在多線程的情況下爲主題提供安全的訪問。

3.7 複雜隱藏代理

用來隱藏一個類的複雜集合的複雜度，並進行訪問控制，有時候也稱爲外觀代理（Facade Proxy）。複雜隱藏代理與外觀模式（Facade）不一樣，因爲代理控制訪問，而外觀模式爲複雜子系統提供簡潔的接口。

3.8 寫入複製代理（Copy-On-Write Proxy）

用來控制對象的複製，方法是延遲對象的複製，直到客戶真的需要爲止。是虛擬代理的一種變體。

3.9 智能引用代理

當主題被引用時，進行額外的動作。例如計算一個對象被引用的次數。

4 代理模式與裝飾者模式的區別

代理模式	裝飾者模式
在編譯期控制對象的訪問	在運行時動態爲對象添加行爲

5 虛擬代理的一個Python實現例子

5.1 例子解釋

假設你在商場買衣服，當你要支付的時候，由於現金不足，你現在需要使用信用卡來支付。這裏，信用卡充當了一個代理Proxy，實際的主題類RealSubject爲銀行，當你用信用卡支付時，實際上是從銀行轉賬到商家賬號。

5.2 UML類圖

5.3 代碼實現

• 客戶端You類
  • 首先構造函數__init__()會調用代理類，並實例化一個代理對象賦值給debitCard屬性
  • 當你購買衣服時，需要調用make_payment()方法，在該方法內部實際上調用代理的do_pay()方法進行支付
  • 如果付款成功，將返回__del__()方法，該方法內部需要根據屬性isPurchased來判斷是否購買成功

  class You:
    '''
    客戶端類
    '''
    def __init__(self):
        print("You:: Let's buy Denim shirt!")
        self.debitCard = DebitCard()
        self.isPurchased = None
    
    def make_payment(self):
        self.isPurchased = self.debitCard.do_pay()
    
    def __del__(self):
        '''
        析構函數
        '''
        if self.isPurchased:
            print("You:: Wow! Denim shirt is Mine :-)")
        else:
            print("You:: I should earn more money :-(")

#if __name__=='__main__':
you = You()
you.make_payment()

• 主題接口Payment類
  • 抽象基類，具有一個do_pay()方法，需要藉助代理類和真實主題類來實現付款

from abc import ABCMeta, abstractmethod

class Payment(metaclass=ABCMeta):
    '''
    主題類，抽象基類接口
    '''
    @abstractmethod
    def do_pay(self):
        pass

• 真實主題Bank類
  • Bank實際完成從你的信用卡轉賬到商家的賬號的工作
  • 要完成付款操作，需要多個方法來處理。首先需要代理使用setCard(card)方法將信用卡卡號發送給銀行
    -__getAccount()方法是Bank的私有方法，用於獲得信用卡持有人的賬戶的詳細信息。爲了簡單，將賬號信息account設置爲信用卡卡號card，並返回賬號信息account
  • __hasFunds()方法，用於查看信用卡持有人是否還擁有足夠的資金來付款
  • do_pay()方法先判斷是否有足夠資金，若有，則完成用可用資金先商家付款的操作，否則打印資金不足

class Bank(Payment):
    '''
    實際主題類
    '''
    def __init__(self):
        self.card = None
        self.account = None
    
    def __getAccount(self):
        self.account = self.card # 爲了簡單，使用卡號作爲賬號信息
        return self.account
    
    def __hasFunds(self):
        print("Bank:: Checking if Account", self.__getAccount(), "has enough funds")
        return True
        
    def setCard(self, card):
        self.card = card
    
    def do_pay(self):
        if self.__hasFunds():
            print("Bank:: Paying the merchant")
            return True
        else:
            print("Bank:: Sorry, not enough funds！")
            return False

• 代理DebitCard類
  • __init__()構造函數實例化一個真實主題類Bank對象bank
  • do_pay()方法請求輸入卡號，並調用真實主題Bank的setCard(card)方法將卡號信息發送給Bank，然後調用Bank的do_pay()方法完成支付

class DebitCard(Payment):
    '''
    代理類Proxy
    '''
    def __init__(self):
        self.bank = Bank()
        
    def do_pay(self):
        card = input("Proxy:: Punch in card number: ") # 輸入卡號信息
        self.bank.setCard(card) # 使用卡號信息初始化bank賬號
        return self.bank.do_pay() #調用實際主題類對象bank的do_pay完成支付

5.4 輸出結果

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