——.NET設(shè)計(jì)模式系列之十四

Terrylee ，2006年5月

摘要：在軟件系統(tǒng)中，有些對(duì)象有時(shí)候由于跨越網(wǎng)絡(luò)或者其他的障礙，而不能夠或者不想直接訪問(wèn)另一個(gè)對(duì)象，如果直接訪問(wèn)會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)不必要的復(fù)雜性，這時(shí)候可以在客戶程序和目標(biāo)對(duì)象之間增加一層中間層，讓代理對(duì)象來(lái)代替目標(biāo)對(duì)象打點(diǎn)一切。這就是本文要說(shuō)的 Proxy 模式。

主要內(nèi)容

1 ．例說(shuō) Proxy 模式

2 ． Proxy 模式效果及實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)

……

概述

在軟件系統(tǒng)中，有些對(duì)象有時(shí)候由于跨越網(wǎng)絡(luò)或者其他的障礙，而不能夠或者不想直接訪問(wèn)另一個(gè)對(duì)象，如果直接訪問(wèn)會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)不必要的復(fù)雜性，這時(shí)候可以在客戶程序和目標(biāo)對(duì)象之間增加一層中間層，讓代理對(duì)象來(lái)代替目標(biāo)對(duì)象打點(diǎn)一切。這就是本文要說(shuō)的 Proxy 模式。

意圖

為其他對(duì)象提供一種代理以控制對(duì)這個(gè)對(duì)象的訪問(wèn)。

結(jié)構(gòu)圖

圖1 Proxy模式結(jié)構(gòu)圖

生活中的例子

代理模式提供一個(gè)中介以控制對(duì)這個(gè)對(duì)象的訪問(wèn)。一張支票或銀行存單是賬戶中資金的代理。支票在市場(chǎng)交易中用來(lái)代替現(xiàn)金，并提供對(duì)簽發(fā)人賬號(hào)上資金的控制。

圖2使用銀行存單例子的Proxy模式對(duì)象圖

Proxy 模式解說(shuō)

在軟件系統(tǒng)中，我們無(wú)時(shí)不在跨越障礙，當(dāng)我們?cè)L問(wèn)網(wǎng)絡(luò)上一臺(tái)計(jì)算機(jī)的資源時(shí)，我們正在跨越網(wǎng)絡(luò)障礙，當(dāng)我們?nèi)ピL問(wèn)服務(wù)器上數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，我們又在跨越數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)障礙，同時(shí)還有網(wǎng)絡(luò)障礙。跨越這些障礙有時(shí)候是非常復(fù)雜的，如果我們更多的去關(guān)注處理這些障礙問(wèn)題，可能就會(huì)忽視了本來(lái)應(yīng)該關(guān)注的業(yè)務(wù)邏輯問(wèn)題， Proxy 模式有助于我們?nèi)ソ鉀Q這些問(wèn)題。我們以一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)計(jì)算程序?yàn)槔@個(gè)程序只負(fù)責(zé)進(jìn)行簡(jiǎn)單的加減乘除運(yùn)算： Proxy 模式了。但現(xiàn)在問(wèn)題是這個(gè) Math 類并沒(méi)有部署在我們本地，而是部署在一臺(tái)服務(wù)器上，也就是說(shuō) Math 類根本和我們的客戶程序不在同一個(gè)地址空間之內(nèi)，我們現(xiàn)在要面對(duì)的是跨越 Internet 這樣一個(gè)網(wǎng)絡(luò)障礙：

/**/ /// <summary>

/// Author:Terrylee

/// From: http://terrylee.cnblogs.com

/// </summary>

public class Math
{
public double Add( double x, double y)
{
return x + y;
}

public double Sub( double x, double y)
{
return x - y;
}

public double Mul( double x, double y)
{
return x * y;
}

public double Dev( double x, double y)
{
return x / y;
}
}

如果說(shuō)這個(gè)計(jì)算程序部署在我們本地計(jì)算機(jī)上，使用就非常之簡(jiǎn)單了，我們也就不用去考慮

圖 3

這時(shí)候調(diào)用 Math 類的方法就沒(méi)有下面那么簡(jiǎn)單了，因?yàn)槲覀兏嗟倪€要去考慮網(wǎng)絡(luò)的問(wèn)題，對(duì)接收到的結(jié)果解包等一系列操作。 Proxy 模式，我們使用一個(gè)本地的代理來(lái)替 Math 類打點(diǎn)一切，即為我們的系統(tǒng)引入了一層間接層，示意圖如下

/**/ /// <summary>

/// Author:Terrylee

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/// </summary>

public class App
{
public static void Main()
{
Mathmath = new Math();

// 對(duì)接收到的結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行解包

double addresult = math.Add( 2 , 3 );

double subresult = math.Sub( 2 , 3 );

double mulresult = math.Mul( 2 , 3 );

double devresult = math.Dev( 2 , 3 );
}
}

為了解決由于網(wǎng)絡(luò)等障礙引起復(fù)雜性，就引出了

圖 4

我們?cè)? MathProxy 中對(duì)實(shí)現(xiàn) Math 數(shù)據(jù)類的訪問(wèn)，讓 MathProxy 來(lái)代替網(wǎng)絡(luò)上的 Math 類，這樣我們看到 MathProxy 就好像是本地 Math 類，它與客戶程序處在了同一地址空間內(nèi)：

Math 類的代理，存在的一個(gè)問(wèn)題是我們?cè)? MathProxy 類中調(diào)用了原實(shí)現(xiàn)類 Math 的方法，但是 Math 并不一定實(shí)現(xiàn)了所有的方法，為了強(qiáng)迫 Math 類實(shí)現(xiàn)所有的方法，另一方面，為了我們更加透明的去操作對(duì)象，我們?cè)? Math 類和 MathProxy 類的基礎(chǔ)上加上一層抽象，即它們都實(shí)現(xiàn)與 IMath 接口，示意圖如下：

/**/ /// <summary>

/// Author:Terrylee

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/// </summary>

public class MathProxy
{
private Mathmath = new Math();

// 以下的方法中，可能不僅僅是簡(jiǎn)單的調(diào)用Math類的方法

public double Add( double x, double y)
{
return math.Add(x,y);
}

public double Sub( double x, double y)
{
return math.Sub(x,y);
}

public double Mul( double x, double y)
{
return math.Mul(x,y);
}

public double Dev( double x, double y)
{
return math.Dev(x,y);
}
}

現(xiàn)在可以說(shuō)我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)

示意性代碼如下：

/**/ /// <summary>

/// Author:Terrylee

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/// </summary>

public interface IMath
{
double Add( double x, double y);

double Sub( double x, double y);

double Mul( double x, double y);

double Dev( double x, double y);
}

Math類和MathProxy類分別實(shí)現(xiàn)IMath接口：

public class MathProxy:IMath
{
//
}

public class Math:IMath
{
//
}

此時(shí)我們?cè)诳蛻舫绦蛑芯涂梢韵袷褂肕ath類一樣來(lái)使用MathProxy類了：

/**/ /// <summary>

/// Author:Terrylee

/// From: http://terrylee.cnblogs.com

/// </summary>

public class App
{
public static void Main()
{
MathProxyproxy = new MathProxy();

double addresult = proxy.Add( 2 , 3 );

double subresult = proxy.Sub( 2 , 3 );

double mulresult = proxy.Mul( 2 , 3 );

double devresult = proxy.Dev( 2 , 3 );
}
}

到這兒整個(gè)使用Proxy模式的過(guò)程就完成了，回顧前面我們的解決方案，無(wú)非是在客戶程序和Math類之間加了一個(gè)間接層，這也是我們比較常見(jiàn)的解決問(wèn)題的手段之一。另外，對(duì)于程序中的接口Imath，并不是必須的，大多數(shù)情況下，我們?yōu)榱吮３謱?duì)對(duì)象操作的透明性，并強(qiáng)制實(shí)現(xiàn)類實(shí)現(xiàn)代理類所要調(diào)用的所有的方法，我們會(huì)讓它們實(shí)現(xiàn)與同一個(gè)接口。但是我們說(shuō)代理類它其實(shí)只是在一定程度上代表了原來(lái)的實(shí)現(xiàn)類，所以它們有時(shí)候也可以不實(shí)現(xiàn)于同一個(gè)接口。

效果及實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)

Proxy 模式根據(jù)種類不同，效果也不盡相同：

1 ．遠(yuǎn)程（ Remote ）代理：為一個(gè)位于不同的地址空間的對(duì)象提供一個(gè)局域代表對(duì)象。這個(gè)不同的地址空間可以是在本機(jī)器中，也可是在另一臺(tái)機(jī)器中。遠(yuǎn)程代理又叫做大使（ Ambassador ）。好處是系統(tǒng)可以將網(wǎng)絡(luò)的細(xì)節(jié)隱藏起來(lái)，使得客戶端不必考慮網(wǎng)絡(luò)的存在。客戶完全可以認(rèn)為被代理的對(duì)象是局域的而不是遠(yuǎn)程的，而代理對(duì)象承擔(dān)了大部份的網(wǎng)絡(luò)通訊工作。由于客戶可能沒(méi)有意識(shí)到會(huì)啟動(dòng)一個(gè)耗費(fèi)時(shí)間的遠(yuǎn)程調(diào)用，因此客戶沒(méi)有必要的思想準(zhǔn)備。

2 ．虛擬（ Virtual ）代理：根據(jù)需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)資源消耗較大的對(duì)象，使得此對(duì)象只在需要時(shí)才會(huì)被真正創(chuàng)建。使用虛擬代理模式的好處就是代理對(duì)象可以在必要的時(shí)候才將被代理的對(duì)象加載；代理可以對(duì)加載的過(guò)程加以必要的優(yōu)化。當(dāng)一個(gè)模塊的加載十分耗費(fèi)資源的情況下，虛擬代理的好處就非常明顯。

3 ． Copy-on-Write 代理：虛擬代理的一種。把復(fù)制（克隆）拖延到只有在客戶端需要時(shí)，才真正采取行動(dòng)。

4 ．保護(hù)（ Protect or Access ）代理：控制對(duì)一個(gè)對(duì)象的訪問(wèn)，如果需要，可以給不同的用戶提供不同級(jí)別的使用權(quán)限。保護(hù)代理的好處是它可以在運(yùn)行時(shí)間對(duì)用戶的有關(guān)權(quán)限進(jìn)行檢查，然后在核實(shí)后決定將調(diào)用傳遞給被代理的對(duì)象。

5 ． Cache 代理：為某一個(gè)目標(biāo)操作的結(jié)果提供臨時(shí)的存儲(chǔ)空間，以便多個(gè)客戶端可以共享這些結(jié)果。

6 ．防火墻（ Firewall ）代理：保護(hù)目標(biāo)，不讓惡意用戶接近。

7 ．同步化（ Synchronization ）代理：使幾個(gè)用戶能夠同時(shí)使用一個(gè)對(duì)象而沒(méi)有沖突。

8 ．智能引用（ Smart Reference ）代理：當(dāng)一個(gè)對(duì)象被引用時(shí)，提供一些額外的操作，比如將對(duì)此對(duì)象調(diào)用的次數(shù)記錄下來(lái)等。

總結(jié)

在軟件系統(tǒng)中，增加一個(gè)中間層是我們解決問(wèn)題的常見(jiàn)手法，這方面 Proxy 模式給了我們很好的實(shí)現(xiàn)。

參考資料

Erich Gamma 等，《設(shè)計(jì)模式：可復(fù)用面向?qū)ο筌浖幕A(chǔ)》，機(jī)械工業(yè)出版社

Robert C.Martin ，《敏捷軟件開發(fā)：原則、模式與實(shí)踐》，清華大學(xué)出版社

閻宏，《 Java 與模式》，電子工業(yè)出版社

Alan Shalloway James R. Trott ，《 Design Patterns Explained 》，中國(guó)電力出版社

MSDN WebCast 《 C# 面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)模式縱橫談 (13) ： Proxy 代理模式 ( 結(jié)構(gòu)型模式 ) 》