C++設(shè)計模式之代理模式
前言
青春總是那樣，逝去了才開始回味；大學(xué)生活也是在不經(jīng)意間就溜走了，現(xiàn)在上班的時候，偶爾還會懷念大學(xué)時，大家在一起玩游戲的時光。大學(xué)喜歡玩游戲，但是可悲的校園網(wǎng)，速度能把人逼瘋了；還好，后來搞了一個游戲代理，總算能勉勉強強的玩了兩年。時至今日，敲起鍵盤寫設(shè)計模式的時候，又想起了那些美好的時光。好了，這是一篇技術(shù)文章，而不是抒情懷舊的散文；思緒再回到這篇文章上來，游戲代理，是個什么東西，有了它就能讓我們玩游戲的延遲立馬下來了。今天，我并不會去總結(jié)游戲代理是如何實現(xiàn)的，重點是通過游戲代理這個例子來總結(jié)設(shè)計模式中的代理模式。
什么是代理模式？
在GOF的《設(shè)計模式:可復(fù)用面向?qū)ο筌浖幕A(chǔ)》一書中對代理模式是這樣說的：為其他對象提供一種代理以控制對這個對象的訪問。結(jié)合上面的游戲代理的例子和下面的圖，我們來進行分析一下。以前你是這樣玩游戲：
現(xiàn)在有了游戲代理，你是這樣玩游戲：
代理服務(wù)器干了什么？它代替你去和游戲服務(wù)器進行交互。它訪問游戲服務(wù)器的速度比你使用校園網(wǎng)訪問游戲服務(wù)器的速度快很多。所以，你的游戲延遲就下來了。
代理模式分為四類：遠(yuǎn)程代理，虛代理，保護代理和智能引用。在下面使用場合會對這四種進行分別介紹。
UML類圖
Proxy
1.保存一個引用使得代理可以訪問實體。若RealSubject和Subject的接口相同，Proxy會引用Subject，就相當(dāng)于在代理類中保存一個Subject指針，該指針會指向RealSubject；
2.提供一個與Subject的接口相同的接口，這樣代理就可以用來替代實體；
3.控制對實體的存取，并可能負(fù)責(zé)創(chuàng)建和刪除它；
4.其它功能依賴于代理的類型，例如：
遠(yuǎn)程代理負(fù)責(zé)對請求及其參數(shù)進行編碼，并向不同地址空間中的實體發(fā)送已編碼的請求；
虛代理可以緩存實體的附加信息，以便延遲對它的訪問；
保護代理檢查調(diào)用者是否具有實現(xiàn)一個請求所必須的訪問權(quán)限。
Subject：定義RealSubject和Proxy的共用接口，這樣就在任何使用RealSubject的地方都可以使用Proxy；
RealSubject：定義Proxy所代理的實體。
使用場合
上面也總結(jié)了，代理模式分為遠(yuǎn)程代理，虛代理，保護代理和智能引用這四種，而分為這四種，就是對應(yīng)不同的使用場合的。
1.遠(yuǎn)程代理為一個對象在不同的地址空間提供局部代理；
2.虛代理根據(jù)需求創(chuàng)建開銷很大的對象；
3.保護代理控制原始對象的訪問；保護代理用于對象應(yīng)該有不同的訪問權(quán)限的時候；
4.智能引用取代了簡單的指針，它在訪問對象時執(zhí)行一些附加操作，它的典型用途包括：
對指向?qū)嶋H對象的引用計數(shù)，這樣當(dāng)該對象沒有引用時，可以自動釋放它；
當(dāng)?shù)谝淮我靡粋€持久對象時，將它裝入內(nèi)存；
在訪問一個實際對象前，檢查是否已經(jīng)鎖定了它，以確保其他對象不能改變它。
代碼實現(xiàn)
最簡單的實現(xiàn)，對上述UML類圖的直接代碼體現(xiàn)：
#include <iostream>
using namespace std;
#define SAFE_DELETE(p) if (p) { delete p; p = NULL;}
class CSubject
{
public:
CSubject(){};
virtual ~CSubject(){}
virtual void Request() = 0;
};
class CRealSubject : public CSubject
{
public:
CRealSubject(){}
~CRealSubject(){}
void Request()
{
cout<<"CRealSubject Request"<<endl;
}
};
class CProxy : public CSubject
{
public:
CProxy() : m_pRealSubject(NULL){}
~CProxy()
{
SAFE_DELETE(m_pRealSubject);
}
void Request()
{
if (NULL == m_pRealSubject)
{
m_pRealSubject = new CRealSubject();
}
cout<<"CProxy Request"<<endl;
m_pRealSubject->Request();
}
private:
CRealSubject *m_pRealSubject;
};
int main()
{
CSubject *pSubject = new CProxy();
pSubject->Request();
SAFE_DELETE(pSubject);
}
上面的實現(xiàn)，就是對代理模式的最原始體現(xiàn)，現(xiàn)在提供一個有血有肉的實際應(yīng)用級的體現(xiàn)：
#include <iostream>
#include <windows.h>
using namespace std;
#define SAFE_DELETE(p) if (p) { delete p; p = NULL; }
class KRefCount
{
public:
KRefCount():m_nCount(0){}
public:
unsigned AddRef(){ return InterlockedIncrement(&m_nCount); }
unsigned Release(){ return InterlockedDecrement(&m_nCount); }
void Reset(){ m_nCount = 0; }
private:
unsigned long m_nCount;
};
template <typename T>
class SmartPtr
{
public:
SmartPtr(void)
: m_pData(NULL)
{
m_pReference = new KRefCount();
m_pReference->AddRef();
}
SmartPtr(T* pValue)
: m_pData(pValue)
{
m_pReference = new KRefCount();
m_pReference->AddRef();
}
SmartPtr(const SmartPtr<T>& sp)
: m_pData(sp.m_pData)
, m_pReference(sp.m_pReference)
{
m_pReference->AddRef();
}
~SmartPtr(void)
{
if (m_pReference && m_pReference->Release() == 0)
{
SAFE_DELETE(m_pData);
SAFE_DELETE(m_pReference);
}
}
inline T& operator*()
{
return *m_pData;
}
inline T* operator->()
{
return m_pData;
}
SmartPtr<T>& operator=(const SmartPtr<T>& sp)
{
if (this != &sp)
{
if (m_pReference && m_pReference->Release() == 0)
{
SAFE_DELETE(m_pData);
SAFE_DELETE(m_pReference);
}
m_pData = sp.m_pData;
m_pReference = sp.m_pReference;
m_pReference->AddRef();
}
return *this;
}
SmartPtr<T>& operator=(T* pValue)
{
if (m_pReference && m_pReference->Release() == 0)
{
SAFE_DELETE(m_pData);
SAFE_DELETE(m_pReference);
}
m_pData = pValue;
m_pReference = new KRefCount;
m_pReference->AddRef();
return *this;
}
T* Get()
{
T* ptr = NULL;
ptr = m_pData;
return ptr;
}
void Attach(T* pObject)
{
if (m_pReference->Release() == 0)
{
SAFE_DELETE(m_pData);
SAFE_DELETE(m_pReference);
}
m_pData = pObject;
m_pReference = new KRefCount;
m_pReference->AddRef();
}
T* Detach()
{
T* ptr = NULL;
if (m_pData)
{
ptr = m_pData;
m_pData = NULL;
m_pReference->Reset();
}
return ptr;
}
private:
KRefCount* m_pReference;
T* m_pData;
};
class CTest
{
public:
CTest(int b) : a(b) {}
private:
int a;
};
int main()
{
SmartPtr<CTest> pSmartPtr1(new CTest(10));
SmartPtr<CTest> pSmartPtr2(new CTest(20));
pSmartPtr1 = pSmartPtr2;
}
智能指針使用引用計數(shù)實現(xiàn)時，就是最好的使用代理模式的例子。在上面的例子中，SmartPtr就是一個代理類，而T* m_pData才是實際的數(shù)據(jù)。SmartPtr代理實際的數(shù)據(jù)，去實現(xiàn)了指針的行為，添加了引用計數(shù)，從而實現(xiàn)了智能指針。
總結(jié)
我在第一次接觸代理模式的時候，看它的UML類圖，發(fā)現(xiàn)它和適配器模式的類適配器很像，再一看，又和裝飾模式非常像；不仔細(xì)區(qū)分，真的是很容易混亂的。下面就做簡單的區(qū)分，說多了也都是“狡辯”了。
1.適配器Adapter為它所適配的對象提供了一個不同的接口。相反，代理提供了與它的實體相同的接口。然而，用于訪問保護的代理可能會拒絕執(zhí)行實體會執(zhí)行的操作，因此，它的接口實際上可能只是實體接口的一個子集。
2.盡管Decorator的實現(xiàn)部分與代理相似，但Decorator的目的不一樣。Decorator為對象添加一個或多個功能，而代理則控制對對象的訪問。
我在這里進行區(qū)分，你們看了，也就像我在咬文嚼字一樣；這就是結(jié)構(gòu)型設(shè)計模式；它們之間都有一些細(xì)微的差別。你也可以說，在適配器模式進行接口適配時，添加一些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換就變成了遠(yuǎn)程代理；你也可以說裝飾模式雖然功能不一樣，在我看來，大同小異；是的，不管你怎么說，就像1000個讀者心中有1000個哈姆雷特一樣，每個人對設(shè)計模式的理解都是不一樣的；最重要的是我們能在實際應(yīng)用中進行活學(xué)活用，如果能做到這個；不管什么設(shè)計模式，那只是一個名字，就像對于富人來說，錢只是一個銀行卡上的一個數(shù)字一樣。
最后，我堅信分享使我們更加進步，期待大家和我分享你的設(shè)計模式心得。
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