C++设计模式之代理模式 [Proxy Pattern]

C++设计模式之代理模式 [Proxy Pattern]

 

作为C++工程师,免不了要管理内存,内存管理也是C++中的难点,而智能指针采用引用计数的办法很方便的帮我们管理了内存的使用,极大方便了我们的工作效率。而智能指针的这种用法其实就是代理模式的一种,他帮我们控制了该对象的内存使用。

代理模式就是为其他对象提供一种代理来控制对这个对象的访问。

 

种类和用途

Proxy模式根据种类不同,效果也不尽相同:

1、远程(Remote)代理:为一个位于不同的地址空间的对象提供一个局域代表对象。这个不同的地址空间可以是在本机器中,也可是在另一台机器 中。远程代理又叫做大使(Ambassador)。好处是系统可以将网络的细节隐藏起来,使得客户端不必考虑网络的存在。客户完全可以认为被代理的对象是 局域的而不是远程的,而代理对象承担了大部份的网络通讯工作。由于客户可能没有意识到会启动一个耗费时间的远程调用,因此客户没有必要的思想准备。

2、虚拟(Virtual)代理:根据需要创建一个资源消耗较大的对象,使得此对象只在需要时才会被真正创建。使用虚拟代理模式的好处就是代理对象 可以在必要的时候才将被代理的对象加载;代理可以对加载的过程加以必要的优化。当一个模块的加载十分耗费资源的情况下,虚拟代理的好处就非常明显。

3、Copy-on-Write代理:虚拟代理的一种。把复制(克隆)拖延到只有在客户端需要时,才真正采取行动。

4、保护(Protector Access)代理:控制对一个对象的访问,如果需要,可以给不同的用户提供不同级别的使用权限。保护代理的好处是它可以在运行时间对用户的有关权限进行检查,然后在核实后决定将调用传递给被代理的对象。

5、Cache代理:为某一个目标操作的结果提供临时的存储空间,以便多个客户端可以共享这些结果。

6、防火墙(Firewall)代理:保护目标,不让恶意用户接近。

7、同步化(Synchronization)代理:使几个用户能够同时使用一个对象而没有冲突。

8、智能引用(SmartReference)代理:当一个对象被引用时,提供一些额外的操作,比如将对此对象调用的次数记录下来等。

在所有种类的代理模式中,虚拟(Virtual)代理、远程(Remote)代理、智能引用代理(SmartReference Proxy)和保护(Protector Access)代理是最为常见的代理模式。

 

类图和实例

design-pattern-proxy

代理模式所涉及的角色有:

抽象主题角色(Subject):声明了真实主题和代理主题的共同接口,这样一来在任何使用真实主题的地方都可以使用代理主题。

代理主题(Proxy)角色:代理主题角色内部含有对真是主题的引用,从 而可以在任何时候操作真实主题对象;代理主题角色提供一个与真实主题角色相同的接口,以便可以在任何时候都可以替代真实主体;控制真实主题的应用,负责在 需要的时候创建真实主题对象(和删除真实主题对象);代理角色通常在将客户端调用传递给真实的主题之前或之后,都要执行某个操作,而不是单纯的将调用传递 给真实主题对象。

真实主题角色(RealSubject)角色:定义了代理角色所代表的真实对象。

 

这里给出一个C++中智能指针的例子,自己代码重新实现了下:

 

[cpp][/cpp] view plaincopy

 

  1. // TestProxy.cpp : Defines the entry point for the console application.  
  2. //  
  3.   
  4. #include "stdafx.h"  
  5. #include <assert.h>  
  6.   
  7. #define KSAFE_DELETE(p) \  
  8.     if (p)           \  
  9.         {                \  
  10.         delete p;    \  
  11.         p = NULL;    \  
  12.         }  
  13.   
  14. class KRefCount  
  15. {  
  16. public:  
  17.     KRefCount():m_nCount(0){}  
  18.   
  19. public:  
  20.     void AddRef(){m_nCount++;}  
  21.     int Release(){return –m_nCount;}  
  22.     void Reset(){m_nCount=0;}  
  23.   
  24. private:  
  25.     int m_nCount;  
  26. };  
  27.   
  28. template <typename T>  
  29. class KSmartPtr  
  30. {  
  31. public:  
  32.     KSmartPtr(void)  
  33.         : m_pData(NULL)  
  34.     {  
  35.         m_pReference = new KRefCount();  
  36.         m_pReference->AddRef();  
  37.     }  
  38.     KSmartPtr(T* pValue)  
  39.         : m_pData(pValue)  
  40.     {  
  41.         m_pReference = new KRefCount();  
  42.         m_pReference->AddRef();  
  43.     }  
  44.     KSmartPtr(const KSmartPtr<T>& sp)  
  45.         : m_pData(sp.m_pData)  
  46.         , m_pReference(sp.m_pReference)  
  47.     {  
  48.         m_pReference->AddRef();  
  49.     }  
  50.     ~KSmartPtr(void)  
  51.     {  
  52.         if (m_pReference && m_pReference->Release() == 0)  
  53.         {  
  54.             KSAFE_DELETE(m_pData);  
  55.             KSAFE_DELETE(m_pReference);  
  56.         }  
  57.     }  
  58.   
  59.     inline T& operator*()  
  60.     {  
  61.         return *m_pData;  
  62.     }  
  63.     inline T* operator->()  
  64.     {  
  65.         return m_pData;  
  66.     }  
  67.     KSmartPtr<T>& operator=(const KSmartPtr<T>& sp)  
  68.     {  
  69.         if (this != &sp)  
  70.         {  
  71.             if (m_pReference && m_pReference->Release() == 0)  
  72.             {  
  73.                 KSAFE_DELETE(m_pData);  
  74.                 KSAFE_DELETE(m_pReference);  
  75.             }  
  76.   
  77.             m_pData = sp.m_pData;  
  78.             m_pReference = sp.m_pReference;  
  79.             m_pReference->AddRef();  
  80.         }  
  81.   
  82.         return *this;  
  83.     }  
  84.     KSmartPtr<T>& operator=(T* pValue)  
  85.     {  
  86.         if (m_pReference && m_pReference->Release() == 0)  
  87.         {  
  88.             KSAFE_DELETE(m_pData);  
  89.             KSAFE_DELETE(m_pReference);  
  90.         }  
  91.         m_pData = pValue;  
  92.         m_pReference = new KRefCount;  
  93.         m_pReference->AddRef();  
  94.   
  95.         return *this;  
  96.     }  
  97.   
  98.     T* Get()  
  99.     {  
  100.         T* ptr = NULL;          
  101.         ptr = m_pData;  
  102.   
  103.         return ptr;  
  104.     }  
  105.     void Attach(T* pObject)  
  106.     {  
  107.         if (m_pReference->Release() == 0)  
  108.         {  
  109.             KSAFE_DELETE(m_pData);  
  110.             KSAFE_DELETE(m_pReference);  
  111.         }  
  112.   
  113.         m_pData = pObject;  
  114.         m_pReference = new KRefCount;  
  115.         m_pReference->AddRef();  
  116.     }  
  117.   
  118.     T* Detach()  
  119.     {  
  120.         T* ptr = NULL;  
  121.   
  122.         if (m_pData)  
  123.         {             
  124.             ptr = m_pData;  
  125.             m_pData = NULL;  
  126.             m_pReference->Reset();  
  127.         }  
  128.         return ptr;  
  129.     }  
  130.   
  131. private:  
  132.     KRefCount* m_pReference;  
  133.     T* m_pData;  
  134. };  

 

 

与其他模式的区别

 

1)适配器模式Adapter

适配器Adapter为它所适配的对象提供了一个不同的接口。相反,代理提供了与它的实体相同的接口。然而,用于访问保护的代理可能会拒绝执行实体会执行的操作,因此,它的接口实际上可能只是实体接口的一个子集。

2) 装饰器模式Decorator

尽管Decorator的实现部分与代理相似,但Decorator的目的不一样。Decorator为对象添加一个或多个功能,而代理则控制对对象的访问。 

总结

在软件系统中,加一个中间层是我们常用的解决方法,这方面Proxy模式给了我们很好的实现。

 

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