C++利用代理模式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程代理,虛擬代理和保護(hù)代理
一、代理模式基礎(chǔ)介紹
1.1 基礎(chǔ)
C++代理模式是一種結(jié)構(gòu)型設(shè)計(jì)模式,其主要目的是為其他對(duì)象提供一種代理,以控制對(duì)這些對(duì)象的訪問(wèn)。代理對(duì)象可以充當(dāng)原始對(duì)象的包裝器,將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到原始對(duì)象,并且可以在轉(zhuǎn)發(fā)請(qǐng)求之前或之后執(zhí)行一些額外的操作。
代理模式通常用于以下幾種情況:
遠(yuǎn)程代理:用于在不同地址空間中的兩個(gè)對(duì)象之間通信,將請(qǐng)求發(fā)送到遠(yuǎn)程對(duì)象。
虛擬代理:用于延遲加載,即在需要時(shí)加載資源。
保護(hù)代理:用于控制對(duì)對(duì)象的訪問(wèn)權(quán)限,例如,只有特定用戶才能訪問(wèn)某個(gè)對(duì)象。
緩存代理:用于緩存對(duì)象的訪問(wèn)結(jié)果,以避免重復(fù)執(zhí)行計(jì)算密集型操作。
在C++中實(shí)現(xiàn)代理模式可以使用抽象類和接口來(lái)定義代理和原始對(duì)象之間的通信協(xié)議,并使用具體類來(lái)實(shí)現(xiàn)它們。代理對(duì)象將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給原始對(duì)象,并可以在轉(zhuǎn)發(fā)請(qǐng)求之前或之后執(zhí)行一些額外的操作。
1.2 代碼示例
以下是一個(gè)簡(jiǎn)單的C++代理模式的示例代碼:
#include <iostream>
using namespace std;
// 定義抽象類 Subject,代表原始對(duì)象和代理對(duì)象共同的接口
class Subject {
public:
virtual void request() = 0;
};
// 定義具體類 RealSubject,實(shí)現(xiàn)原始對(duì)象的功能
class RealSubject : public Subject {
public:
void request() override {
cout << "RealSubject: Handling request." << endl;
}
};
// 定義代理類 Proxy,實(shí)現(xiàn)代理對(duì)象的功能
class Proxy : public Subject {
private:
RealSubject* real_subject_;
void check_access() const {
cout << "Proxy: Checking access prior to handling request." << endl;
}
public:
Proxy(RealSubject* real_subject) : real_subject_(real_subject) {}
void request() override {
check_access();
real_subject_->request();
}
};
int main() {
RealSubject* real_subject = new RealSubject;
Proxy* proxy = new Proxy(real_subject);
proxy->request();
delete proxy;
delete real_subject;
return 0;
}在這個(gè)示例中,抽象類 Subject 定義了原始對(duì)象和代理對(duì)象共同的接口 request(),具體類 RealSubject 實(shí)現(xiàn)了原始對(duì)象的功能,代理類 Proxy 實(shí)現(xiàn)了代理對(duì)象的功能,并在轉(zhuǎn)發(fā)請(qǐng)求之前執(zhí)行了一個(gè)額外的操作 check_access()。在 main() 函數(shù)中,創(chuàng)建了一個(gè) RealSubject 對(duì)象和一個(gè) Proxy 對(duì)象,并通過(guò) Proxy 對(duì)象調(diào)用了 request() 方法。
類圖如下:

二、遠(yuǎn)程代理(Remote proxy)
C++遠(yuǎn)程代理是一種設(shè)計(jì)模式,它允許客戶端通過(guò)代理對(duì)象間接訪問(wèn)遠(yuǎn)程服務(wù)或?qū)ο?。這個(gè)模式通常被用于網(wǎng)絡(luò)編程中,比如RPC(遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用)或分布式系統(tǒng)中。
// 假設(shè)這是遠(yuǎn)程服務(wù)端對(duì)象的頭文件
class RemoteService {
public:
virtual void foo() = 0;
};
// 代理類,用于訪問(wèn)遠(yuǎn)程服務(wù)端對(duì)象
class RemoteServiceProxy : public RemoteService {
public:
RemoteServiceProxy(const std::string& host, int port) : m_host(host), m_port(port) {}
void foo() override {
// 連接遠(yuǎn)程服務(wù)端
connect();
// 向遠(yuǎn)程服務(wù)端發(fā)送請(qǐng)求
sendRequest("foo");
// 等待遠(yuǎn)程服務(wù)端響應(yīng)
std::string response = receiveResponse();
// 關(guān)閉連接
disconnect();
// 處理響應(yīng)
processResponse(response);
}
private:
std::string m_host;
int m_port;
int m_socketFd; // 保存套接字描述符,用于連接遠(yuǎn)程服務(wù)端
void connect() {
// 連接遠(yuǎn)程服務(wù)端代碼
}
void sendRequest(const std::string& request) {
// 向遠(yuǎn)程服務(wù)端發(fā)送請(qǐng)求代碼
}
std::string receiveResponse() {
// 從遠(yuǎn)程服務(wù)端接收響應(yīng)代碼
}
void disconnect() {
// 關(guān)閉連接代碼
}
void processResponse(const std::string& response) {
// 處理響應(yīng)代碼
}
};
// 客戶端代碼
int main() {
RemoteServiceProxy proxy("127.0.0.1", 8080);
proxy.foo(); // 通過(guò)代理對(duì)象間接訪問(wèn)遠(yuǎn)程服務(wù)端對(duì)象的foo()方法
return 0;
}上述代碼中,RemoteService是一個(gè)抽象基類,它定義了遠(yuǎn)程服務(wù)端對(duì)象的接口。RemoteServiceProxy是代理類,它通過(guò)套接字描述符連接遠(yuǎn)程服務(wù)端,并將客戶端的請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給遠(yuǎn)程服務(wù)端??蛻舳酥恍枰ㄟ^(guò)代理對(duì)象訪問(wèn)遠(yuǎn)程服務(wù)端的方法即可,而無(wú)需知道遠(yuǎn)程服務(wù)端的具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。
類圖如下:

三、虛擬代理(Virtual Proxy)
C++虛擬代理(Virtual Proxy)模式是一種結(jié)構(gòu)型設(shè)計(jì)模式,它允許你創(chuàng)建一個(gè)代理對(duì)象來(lái)代替一個(gè)真實(shí)對(duì)象。該代理對(duì)象可以控制對(duì)真實(shí)對(duì)象的訪問(wèn),并在需要時(shí)才創(chuàng)建或加載真實(shí)對(duì)象。
代碼示例:
#include <iostream>
using namespace std;
// 定義一個(gè)抽象類Subject
class Subject {
public:
virtual void request() = 0;
};
// 定義一個(gè)真實(shí)的Subject類RealSubject
class RealSubject : public Subject {
public:
void request() {
cout << "真實(shí)的請(qǐng)求" << endl;
}
};
// 定義一個(gè)代理類Proxy
class Proxy : public Subject {
private:
RealSubject *realSubject;
public:
void request() {
if (realSubject == nullptr) {
realSubject = new RealSubject();
}
cout << "代理請(qǐng)求" << endl;
realSubject->request();
}
};
// 客戶端代碼
int main() {
Proxy proxy;
proxy.request();
return 0;
}在上面的示例中,我們定義了一個(gè)抽象類Subject和一個(gè)具體的類RealSubject,它們都實(shí)現(xiàn)了request()方法。然后我們定義了一個(gè)代理類Proxy,它也實(shí)現(xiàn)了request()方法,但是它首先檢查真實(shí)的主題是否已經(jīng)創(chuàng)建,如果沒(méi)有創(chuàng)建,則創(chuàng)建一個(gè)。然后代理類打印一條消息,表示代理請(qǐng)求。最后,它調(diào)用真實(shí)主題的request()方法。
在客戶端代碼中,我們實(shí)例化了一個(gè)代理對(duì)象,并調(diào)用了request()方法。由于我們使用了代理模式,所以當(dāng)我們調(diào)用代理對(duì)象的request()方法時(shí),它將首先創(chuàng)建真實(shí)對(duì)象(如果沒(méi)有創(chuàng)建),然后打印代理請(qǐng)求,最后調(diào)用真實(shí)對(duì)象的request()方法。
這種模式的一個(gè)好處是,它可以延遲創(chuàng)建真實(shí)對(duì)象的時(shí)間,直到它真正需要使用。這可以節(jié)省資源,特別是當(dāng)創(chuàng)建真實(shí)對(duì)象的代價(jià)很大時(shí)。
類圖:

四、保護(hù)代理(Protective Proxy)
C++中的保護(hù)代理(Protective Proxy)是一種結(jié)構(gòu)型設(shè)計(jì)模式,其目的是控制對(duì)對(duì)象的訪問(wèn)。它使用一個(gè)代理對(duì)象來(lái)控制原始對(duì)象的訪問(wèn),代理對(duì)象通過(guò)限制或控制原始對(duì)象的訪問(wèn)來(lái)提供額外的安全性和保護(hù)。
#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>
class Image {
public:
Image(std::string name) : name_(name) {}
virtual void Display() = 0;
virtual ~Image() {}
protected:
std::string name_;
};
class RealImage : public Image {
public:
RealImage(std::string name) : Image(name) {
LoadFromDisk();
}
void Display() override {
std::cout << "Displaying " << name_ << std::endl;
}
private:
void LoadFromDisk() {
std::cout << "Loading " << name_ << " from disk" << std::endl;
}
};
class ImageProxy : public Image {
public:
ImageProxy(std::string name) : Image(name) {}
void Display() override {
if (real_image_ == nullptr) {
real_image_ = std::make_unique<RealImage>(name_);
}
real_image_->Display();
}
private:
std::unique_ptr<RealImage> real_image_;
};
int main() {
// Create a real image object
auto real_image = std::make_unique<RealImage>("image1.jpg");
// Display the real image
real_image->Display();
// Create an image proxy object
auto image_proxy = std::make_unique<ImageProxy>("image2.jpg");
// Display the image proxy
image_proxy->Display();
// The real image is only loaded once, even though it is displayed twice
return 0;
}在上面的示例代碼中,Image 是一個(gè)抽象基類,RealImage 和 ImageProxy 是具體的類。RealImage 是一個(gè)真實(shí)的圖像對(duì)象,它可以從磁盤(pán)中加載并顯示圖像。ImageProxy 是一個(gè)代理對(duì)象,它可以訪問(wèn)真實(shí)圖像對(duì)象,并負(fù)責(zé)加載和顯示真實(shí)圖像對(duì)象。當(dāng)我們調(diào)用 ImageProxy 對(duì)象的 Display() 方法時(shí),它會(huì)首先檢查是否已經(jīng)加載了真實(shí)圖像對(duì)象。如果沒(méi)有加載,它將使用 RealImage 對(duì)象加載圖像。這種方式可以減少對(duì)真實(shí)圖像對(duì)象的頻繁訪問(wèn),從而提高程序的效率。
類圖:

五、緩存代理(Cache Proxy)
緩存代理模式的基本思路是:為了避免每次調(diào)用一個(gè)函數(shù)或方法時(shí)都要進(jìn)行重復(fù)的計(jì)算,我們可以將其結(jié)果緩存起來(lái),下次需要時(shí)就可以直接返回緩存的結(jié)果,而不用再進(jìn)行計(jì)算。
#include <iostream>
#include <unordered_map>
using namespace std;
// 定義一個(gè)全局的緩存代理類
class FactorialCacheProxy {
public:
int getFactorial(int n) {
if (cache_.find(n) != cache_.end()) {
// 如果結(jié)果已經(jīng)被緩存,直接返回緩存的結(jié)果
cout << "Get result from cache: " << n << endl;
return cache_[n];
} else {
// 如果結(jié)果沒(méi)有被緩存,進(jìn)行計(jì)算并緩存結(jié)果
cout << "Calculate result: " << n << endl;
int result = calculateFactorial(n);
cache_[n] = result;
return result;
}
}
private:
// 計(jì)算階乘的實(shí)際函數(shù)
int calculateFactorial(int n) {
int result = 1;
for (int i = 1; i <= n; i++) {
result *= i;
}
return result;
}
// 使用一個(gè) unordered_map 來(lái)作為緩存
unordered_map<int, int> cache_;
};
int main() {
FactorialCacheProxy cacheProxy;
for (int i = 5; i <= 7; i++) {
int result = cacheProxy.getFactorial(i);
cout << "Factorial of " << i << " is " << result << endl;
}
for (int i = 5; i <= 7; i++) {
int result = cacheProxy.getFactorial(i);
cout << "Factorial of " << i << " is " << result << endl;
}
return 0;
}計(jì)算結(jié)果,并將結(jié)果緩存起來(lái)。之后再次調(diào)用相同的方法時(shí),直接從緩存中取出結(jié)果,不需要再進(jìn)行計(jì)算,從而提高了程序的性能。
六、總結(jié)
代理模式被代理的對(duì)象一定有奇特的地方,要么對(duì)象加載困難,要么計(jì)算困難,需要設(shè)計(jì)一個(gè)代理作為緩沖區(qū),在必要時(shí)代理才喚醒真正的對(duì)象。一切符合上面特性的都可以使用代理模式,設(shè)計(jì)模式都是自然而然的,都是解決程序運(yùn)行中的痛點(diǎn)應(yīng)運(yùn)而生的。
以上就是C++利用代理模式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程代理,虛擬代理和保護(hù)代理的詳細(xì)內(nèi)容,更多關(guān)于C++代理模式的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章!
相關(guān)文章
C++中String類的常用接口函數(shù)總結(jié)
這篇文章主要介紹了C++中Stirng類的常用接口函數(shù),文中有詳細(xì)的代碼示例供大家參考,對(duì)我們學(xué)習(xí)C++有一定的幫助,感興趣的同學(xué)可以跟著小編一起來(lái)學(xué)習(xí)2023-06-06
初識(shí)C++的const關(guān)鍵字,常量與常變量
這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了C++的const關(guān)鍵字,常量與常變量,使用數(shù)據(jù)庫(kù),文中示例代碼介紹的非常詳細(xì),具有一定的參考價(jià)值,感興趣的小伙伴們可以參考一下,希望能夠給你帶來(lái)幫助2022-03-03
C語(yǔ)言單雙線性及循環(huán)鏈表與實(shí)例
這篇文章主要介紹了C語(yǔ)言的單鏈表、雙鏈表和循環(huán)鏈表,還有一些相關(guān)的實(shí)例,感興趣的同學(xué)可以借鑒一下2023-03-03
C語(yǔ)言執(zhí)行時(shí),程序控制臺(tái)輸出窗口 一閃而過(guò)問(wèn)題及解決
這篇文章主要介紹了C語(yǔ)言執(zhí)行時(shí),程序控制臺(tái)輸出窗口 一閃而過(guò)問(wèn)題及解決方案,具有很好的參考價(jià)值,希望對(duì)大家有所幫助。如有錯(cuò)誤或未考慮完全的地方,望不吝賜教2022-11-11

