一、代理模式的定義

??代理模式是一種結構型設計模式，它為某個對象提供一個代理或占位符，以控制對這個對象的訪問。簡單來說代理對象在客戶端和目標對象之間起到中介作用，客戶端并不會直接操作目標對象，而是通過代理對象間接訪問。

代理模式常用于以下情況：

1. 遠程代理：為遠程對象（在不同地址空間、服務器上）提供本地代理，隱藏遠程訪問的復雜性。
2. 虛擬代理：在需要消耗大量資源時，先用代理延遲對象的創建或初始化。（如：大圖片的延遲加載）
3. 保護代理：控制不同用戶對對象的訪問權限。（如：文件系統訪問控制）
4. 智能代理：在訪問對象時附加額外操作（如緩存、日志、計數、線程安全控制）。

代理模式結構：

二、實例分析

問題：
為什么要控制對于某個對象的訪問呢？ 舉個例子： 有這樣一個消耗大量系統資源的巨型對象， 你只是偶爾需要使用它， 并非總是需要。

你可以實現延遲初始化： 在實際有需要時再創建該對象。 對象的所有客戶端都要執行延遲初始代碼。 不幸的是， 這很可能會帶來很多重復代碼。

在理想情況下， 我們希望將代碼直接放入對象的類中， 但這并非總是能實現： 比如類可能是第三方封閉庫的一部分。

解決方案：
代理模式建議新建一個與原服務對象接口相同的代理類， 然后更新應用以將代理對象傳遞給所有原始對象客戶端。 代理類接收到客戶端請求后會創建實際的服務對象， 并將所有工作委派給它。

這有什么好處呢？ 如果需要在類的主要業務邏輯前后執行一些工作， 你無需修改類就能完成這項工作。 由于代理實現的接口與原類相同， 因此你可將其傳遞給任何一個使用實際服務對象的客戶端。

真實世界類比：

信用卡是銀行賬戶的代理， 銀行賬戶則是一大捆現金的代理。 它們都實現了同樣的接口， 均可用于進行支付。 消費者會非常滿意， 因為不必隨身攜帶大量現金； 商店老板同樣會十分高興， 因為交易收入能以電子化的方式進入商店的銀行賬戶中， 無需擔心存款時出現現金丟失或被搶劫的情況。

代碼實現：

• 抽象接口：Payment，定義統一的 pay(amount) 方法。
• 真實主題（RealSubject）：Cash，表示真正的支付方式（現金支付）
• 代理（Proxy）：CreditCard，作為銀行賬戶的代理，內部持有一個 BankAccount（或 Cash）對象，通過代理實現支付。

#include <iostream>
#include <memory>
using namespace std;// 抽象接口
class Payment {
public:virtual void pay(double amount) = 0;virtual ~Payment() = default;
};// 真實主題：現金支付
class Cash : public Payment {
public:void pay(double amount) override {cout << "支付現金: " << amount << " 元" << endl;}
};// 銀行賬戶（被代理對象）
class BankAccount {
public:void withdraw(double amount) {cout << "從銀行賬戶扣款: " << amount << " 元" << endl;}
};// 代理：信用卡支付
class CreditCard : public Payment {
private:BankAccount* account; // 代理對象內部持有真實對象
public:CreditCard(BankAccount* acc) : account(acc) {}void pay(double amount) override {cout << "使用信用卡支付: " << amount << " 元" << endl;account->withdraw(amount); // 實際通過銀行賬戶扣款}
};// 客戶端
int main() {// 使用現金支付unique_ptr<Payment> cashPayment = make_unique<Cash>();cashPayment->pay(100);// 使用信用卡支付（代理）BankAccount bankAcc;unique_ptr<Payment> creditPayment = make_unique<CreditCard>(&bankAcc);creditPayment->pay(200);return 0;
}

三、示例代碼

示例一：

#include <iostream>
#include <memory>
using namespace std;// 抽象主題
class Subject {
public:virtual void request() = 0;virtual ~Subject() = default;
};// 真實主題
class RealSubject : public Subject {
public:void request() override {cout << "RealSubject: Handling request." << endl;}
};// 代理類
class Proxy : public Subject {
private:unique_ptr<RealSubject> realSubject;
public:void request() override {if (!realSubject) {cout << "Proxy: Creating RealSubject." << endl;realSubject = make_unique<RealSubject>();}cout << "Proxy: Delegating request to RealSubject." << endl;realSubject->request();}
};// 客戶端
int main() {Proxy proxy;proxy.request(); // 第一次訪問，創建真實對象proxy.request(); // 第二次訪問，直接使用已有對象return 0;
}

示例二：
數據庫模塊（QSqlQuery）+ 緩存代理的實際應用示例

設計思路：

• 接口類 IDatabase：定義通用的查詢接口
• 真實類 RealDatabase：直接使用 QSqlDatabase + QSqlQuery 訪問數據庫。
• 代理類 DatabaseProxy：在真實查詢前先檢查緩存，緩存命中就直接返回結果，避免重復訪問數據庫。

#include <QCoreApplication>
#include <QtSql/QSqlDatabase>
#include <QtSql/QSqlQuery>
#include <QtSql/QSqlError>
#include <QDebug>
#include <QVariant>
#include <QMap>
#include <QStringList>// 抽象接口
class IDatabase {
public:virtual QStringList query(const QString& sql) = 0;virtual ~IDatabase() = default;
};// 真實數據庫類
class RealDatabase : public IDatabase {
private:QSqlDatabase db;
public:RealDatabase() {// 連接 SQLite 數據庫db = QSqlDatabase::addDatabase("QSQLITE");db.setDatabaseName(":memory:"); // 內存數據庫，演示用if (!db.open()) {qWarning() << "Database error:" << db.lastError().text();}// 初始化數據QSqlQuery q;q.exec("CREATE TABLE users (id INT, name TEXT)");q.exec("INSERT INTO users VALUES (1, 'Alice')");q.exec("INSERT INTO users VALUES (2, 'Bob')");}QStringList query(const QString& sql) override {QSqlQuery q;QStringList result;if (!q.exec(sql)) {qWarning() << "SQL error:" << q.lastError().text();return result;}while (q.next()) {result << q.value(0).toString(); // 只取第一列}qDebug() << "[RealDatabase] Executing:" << sql;return result;}
};// 代理類，帶緩存
class DatabaseProxy : public IDatabase {
private:RealDatabase* realDb;QMap<QString, QStringList> cache; // SQL -> 查詢結果
public:DatabaseProxy() : realDb(nullptr) {}QStringList query(const QString& sql) override {// 緩存檢查if (cache.contains(sql)) {qDebug() << "[Proxy] Cache hit for:" << sql;return cache[sql];}// 創建真實對象if (!realDb) {realDb = new RealDatabase();}qDebug() << "[Proxy] Cache miss, querying DB:" << sql;QStringList result = realDb->query(sql);// 存入緩存cache[sql] = result;return result;}~DatabaseProxy() {delete realDb;}
};// 測試
int main(int argc, char *argv[]) {QCoreApplication a(argc, argv);IDatabase* db = new DatabaseProxy();qDebug() << db->query("SELECT name FROM users WHERE id=1");qDebug() << db->query("SELECT name FROM users WHERE id=2");qDebug() << db->query("SELECT name FROM users WHERE id=1"); // 命中緩存delete db;return 0;
}