C++設(shè)計(jì)模式之代理模式
前言
青春總是那樣，逝去了才開(kāi)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(shí)候，偶爾還會(huì)懷念大學(xué)時(shí)，大家在一起玩游戲的時(shí)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(lái)搞了一個(gè)游戲代理，總算能勉勉強(qiáng)強(qiáng)的玩了兩年。時(shí)至今日，敲起鍵盤(pán)寫(xiě)設(shè)計(jì)模式的時(shí)候，又想起了那些美好的時(shí)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(lái)，游戲代理，是個(gè)什么東西，有了它就能讓我們玩游戲的延遲立馬下來(lái)了。今天，我并不會(huì)去總結(jié)游戲代理是如何實(shí)現(xiàn)的，重點(diǎn)是通過(guò)游戲代理這個(gè)例子來(lái)總結(jié)設(shè)計(jì)模式中的代理模式。
什么是代理模式？
在GOF的《設(shè)計(jì)模式:可復(fù)用面向?qū)ο筌浖幕A(chǔ)》一書(shū)中對(duì)代理模式是這樣說(shuō)的：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)合上面的游戲代理的例子和下面的圖，我們來(lái)進(jìn)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(jìn)行交互。它訪問(wèn)游戲服務(wù)器的速度比你使用校園網(wǎng)訪問(wèn)游戲服務(wù)器的速度快很多。所以，你的游戲延遲就下來(lái)了。
代理模式分為四類(lèi)：遠(yuǎn)程代理，虛代理，保護(hù)代理和智能引用。在下面使用場(chǎng)合會(huì)對(duì)這四種進(jìn)行分別介紹。
UML類(lèi)圖
Proxy
1.保存一個(gè)引用使得代理可以訪問(wèn)實(shí)體。若RealSubject和Subject的接口相同，Proxy會(huì)引用Subject，就相當(dāng)于在代理類(lèi)中保存一個(gè)Subject指針，該指針會(huì)指向RealSubject；
2.提供一個(gè)與Subject的接口相同的接口，這樣代理就可以用來(lái)替代實(shí)體；
3.控制對(duì)實(shí)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(lài)于代理的類(lèi)型，例如：
遠(yuǎn)程代理負(fù)責(zé)對(duì)請(qǐng)求及其參數(shù)進(jìn)行編碼，并向不同地址空間中的實(shí)體發(fā)送已編碼的請(qǐng)求；
虛代理可以緩存實(shí)體的附加信息，以便延遲對(duì)它的訪問(wèn)；
保護(hù)代理檢查調(diào)用者是否具有實(shí)現(xiàn)一個(gè)請(qǐng)求所必須的訪問(wèn)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(shí)體。
使用場(chǎng)合
上面也總結(jié)了，代理模式分為遠(yuǎn)程代理，虛代理，保護(hù)代理和智能引用這四種，而分為這四種，就是對(duì)應(yīng)不同的使用場(chǎng)合的。
1.遠(yuǎn)程代理為一個(gè)對(duì)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(kāi)銷(xiāo)很大的對(duì)象；
3.保護(hù)代理控制原始對(duì)象的訪問(wèn)；保護(hù)代理用于對(duì)象應(yīng)該有不同的訪問(wèn)權(quán)限的時(shí)候；
4.智能引用取代了簡(jiǎn)單的指針，它在訪問(wèn)對(duì)象時(shí)執(zhí)行一些附加操作，它的典型用途包括：
對(duì)指向?qū)嶋H對(duì)象的引用計(jì)數(shù)，這樣當(dāng)該對(duì)象沒(méi)有引用時(shí)，可以自動(dòng)釋放它；
當(dāng)?shù)谝淮我靡粋€(gè)持久對(duì)象時(shí)，將它裝入內(nèi)存；
在訪問(wèn)一個(gè)實(shí)際對(duì)象前，檢查是否已經(jīng)鎖定了它，以確保其他對(duì)象不能改變它。
代碼實(shí)現(xiàn)
最簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)，對(duì)上述UML類(lèi)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(shí)現(xiàn)，就是對(duì)代理模式的最原始體現(xiàn)，現(xiàn)在提供一個(gè)有血有肉的實(shí)際應(yīng)用級(jí)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(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)，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(gè)代理類(lèi)，而T* m_pData才是實(shí)際的數(shù)據(jù)。SmartPtr代理實(shí)際的數(shù)據(jù)，去實(shí)現(xiàn)了指針的行為，添加了引用計(jì)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了智能指針。
總結(jié)
我在第一次接觸代理模式的時(shí)候，看它的UML類(lèi)圖，發(fā)現(xiàn)它和適配器模式的類(lèi)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(jiǎn)單的區(qū)分，說(shuō)多了也都是“狡辯”了。
1.適配器Adapter為它所適配的對(duì)象提供了一個(gè)不同的接口。相反，代理提供了與它的實(shí)體相同的接口。然而，用于訪問(wèn)保護(hù)的代理可能會(huì)拒絕執(zhí)行實(shí)體會(huì)執(zhí)行的操作，因此，它的接口實(shí)際上可能只是實(shí)體接口的一個(gè)子集。
2.盡管Decorator的實(shí)現(xiàn)部分與代理相似，但Decorator的目的不一樣。Decorator為對(duì)象添加一個(gè)或多個(gè)功能，而代理則控制對(duì)對(duì)象的訪問(wèn)。
我在這里進(jìn)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(jì)模式；它們之間都有一些細(xì)微的差別。你也可以說(shuō)，在適配器模式進(jìn)行接口適配時(shí)，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(shuō)裝飾模式雖然功能不一樣，在我看來(lái)，大同小異；是的，不管你怎么說(shuō)，就像1000個(gè)讀者心中有1000個(gè)哈姆雷特一樣，每個(gè)人對(duì)設(shè)計(jì)模式的理解都是不一樣的；最重要的是我們能在實(shí)際應(yīng)用中進(jìn)行活學(xué)活用，如果能做到這個(gè)；不管什么設(shè)計(jì)模式，那只是一個(gè)名字，就像對(duì)于富人來(lái)說(shuō)，錢(qián)只是一個(gè)銀行卡上的一個(gè)數(shù)字一樣。
最后，我堅(jiān)信分享使我們更加進(jìn)步，期待大家和我分享你的設(shè)計(jì)模式心得。
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