1 | 代理模式的概述

我們回顧以下電子商務中常見的現象 =》代購，簡單的說就是找人幫忙購買所需的商品，當然代購者可能需要向實施代購的人支付一定的費用，代購的兩種情況：

當地購買不到該產品，或者當地該產品的價格比其他地區貴，因此托人在其他地區甚至國外購買該商品；
消費者對該產品的相關資訊認知缺乏，自己無法確定商品的實際價值而又不想被商家“坑”，此時只好委托中介機構幫忙講價或代買，典型的代購網站應用而生；

1.1 代理模式的定義

代理模式：給某一個物件提供一個代理或占位服務，并由代理物件來控制對原物件的訪問，
Proxy Pattern：Provide a surrogate or placeholder for another obiect to control access to it.

代理模式是一種物件結構型模式，在代理模式中引人了一個新的代理物件，代理物件在客戶端物件和目標物件之間起到中介的作，它去掉客戶不能看到的內容和服務或者增添客戶需要的額外的新服務，

2 | 代理模式的結構與實作

2.1 代理模式的結構

代理模式的結構比較簡單，其核心是代理類，為了讓客戶端能夠一致性地對待真實物件和代理物件，在代理模式中引入了抽象層，

代理模式包含以下3個角色：

Subject(抽象主題角色)：它宣告了真實主題和代理主題的共同介面,這樣一來在任何使用真實主題的地方都可以使用代理主題,客戶端通常需要針對抽象主題角色進行編程，
Proxy(代理主題角色)：

它包含了對真實主題的參考，從而可以在任何時候操作真實主題物件；
在代理主題角色中提供了一個與真實主題角色相同的介面，以便在任何時候都可以代替真實主題；
代理主題角色還可以控制對真實主題的使用，負責在需要的時候創建和洗掉真實主題物件，并對真實主題物件的使用加以約束，通常，在代理主題角色中，客戶端在呼叫所參考的真實主題操作之前或之后還需要執行其他操作，而不僅僅是單純地呼叫真實主題物件中的操作，

RealSubiect(真實主題角色)：它定義了代理角色所代表的真實物件，在真實主題角色中實作了真實的業務操作，客戶端可以通過代理主題角色間接呼叫真實主題角色中的定義的操作，

2.2 代理模式的實作

代理模式的結構圖比較簡單，但在實際的使用和實作程序中要復雜得多，特別是代理類的設計和實作，典型代碼如下：

/// <summary>
/// 抽象主題類
/// </summary>
abstract class Subject 
{
    public abstract void Request();
}

/// <summary>
/// 真實主題類
/// </summary>
class RealSubject : Subject
{
    public override void Request()
    {
        Console.WriteLine("實作具體的業務方法，");
    }
}

/// <summary>
/// 代理類
/// </summary>
class Proxy : Subject 
{
    //維持一個對真實主題物件的參考
    private readonly RealSubject realSubject = new RealSubject();

    public void PreRequest()
    {
        Console.WriteLine("呼叫真實物件方法前的預處理業務，");
    }

    public override void Request()
    {
        PreRequest();
        realSubject.Request();
        PostRequest();
    }

    public void PostRequest()
    {
        Console.WriteLine("呼叫真實物件方法后的預處理業務，");
    }
}

抽象主題類 Subject 宣告了真實主題類和代理類的公共方法，它可以是介面，抽象類或者具體類，客戶端針對抽象主題類編程，一致性的對待真實主題和代理主題，
真實主題類 RealSubject 繼承抽象主題類 Subject，并實作具體的業務方法，
代理類 Proxy 也繼承抽象主題類 Subject，負責維持一個對真實主題物件的參考，方便對真實主題類中的方法呼叫，在此基礎上還可以擴展附加一些新的方法對功能進行擴展或約束，

在實際開發中，代理類的實作要比上述的例子復雜得多；

代理模式的分類，根據其目的和實作方式的不同，代理模式可以分為以下幾種：

(1) 遠程代理(Remote Proxy)：為一個位于不同地址空間的物件提供一個本地的代理物件，這個不同的地址空間可以在同一臺主機中，也可以在另一臺主機中，遠程代理又稱為大使(Ambassador)，
(2) 虛擬代理(Virtual Proxy)：如果需要創建一個資源消耗較大的物件，先創建一個消耗相對較小的物件來表示，真實物件只在需要時才會被真正創建，
(3) 保護代理(Protect Proxy)：控制對一個物件的訪問，可以給不同的用戶提供不同級別的使用權限，
(4) 緩沖代理(Cache Proxy)：為某一個目標操作的結果提供臨時的存盤空間，以便多個客戶端可以共享這些結果，
(5) 智能參考代理(Smart Reference Proxy)：當一個物件被參考時，提供一些額外的操作，例如將物件被呼叫的次數記錄下來等，

在這些常用的代理模式中，有些代理類的設計非常復雜，例如遠程代理類，它封裝了底層網路通信和對遠程物件的呼叫，其實作較為復雜，

3 | 代理模式的應用實體

3.1 保護代理應用實體

3.1.1 實體說明

某軟體公司承接了某資訊咨詢公司的收費商務資訊查詢系統的開發任務，該系統的基本需求如下：

(1)在進行商務資訊查詢之前用戶需要通過身份驗證，只有合法用戶才能夠使用該查詢系統，
(2)在進行商務資訊查詢時系統需要記錄查詢日志，以便根據查詢次數收取查詢費用，該軟體公司開發人員已完成了商務資訊查詢模塊的開發任務，現希望能夠以一種松耦合的方式向原有系統增加身份驗證和日志記錄功能，客戶端代碼可以無區別地對待原始的商務資訊查詢模塊和增加新功能之后的商務資訊查詢模塊，而且可能在將來還要在該資訊查詢模塊中增加此新的功能，

現使用代理模式設計并實作該收費商務資訊查詢系統，

3.1.2 實列類圖

3.1.3 實體代碼

(1) AccessValidator 身份校驗類，業務類，用于驗證用戶身份資訊；

using System;

namespace ProxyPattern.BusinessQuerySystem
{
	/// <summary>
	/// 身份校驗類，業務類，用于驗證用戶身份資訊；
	/// </summary>
	class AccessValidator
    {
        //模擬實作登錄驗證
        public bool Validate(string userId) 
        {
		    Console.WriteLine($"在資料庫中驗證用戶'{userId}'是否是合法用戶？");
		    if (userId.Equals("楊過")) 
			{
			    Console.WriteLine("'{0}'登錄成功！",userId);
			    return true;
		    }
		    else 
			{
                Console.WriteLine("'{0}'登錄失敗！", userId);
			    return false;
		    }
	    }
    }
}

(2) Logger 日志記錄類，業務類，它提供方法 Log() 用于記錄用戶查詢日志；

using System;

namespace ProxyPattern.BusinessQuerySystem
{
    class Logger
    {
        //模擬實作日志記錄
        public void Log(string userId) 
        {
            Console.WriteLine($"更新資料庫，用戶'{userId}'查詢次數加1！");
	    }
    }
}

(3) ISearcher 抽象查詢類，介面實作，充當抽象主題角色，它申明了 DoSearch() 方法；

namespace ProxyPattern.BusinessQuerySystem
{
    interface ISearcher
    {
        string DoSearch(string userId, string keyword);
    }
}

(4) RealSearcher 具體查詢類，充當真實主題角色，它實作 ISearcher 的 DoSearch() 方法來提供查詢資訊；

using System;

namespace ProxyPattern.BusinessQuerySystem
{
    class RealSearcher : ISearcher
    {
        //模擬查詢商務資訊
        public string DoSearch(string userId, string keyword) 
        {
            Console.WriteLine("用戶'{0}'使用關鍵詞'{1}'查詢商務資訊！",userId,keyword);
		    return "回傳具體內容";
	    }
    }
}

(5) ProxySearcher 查詢代理類，充當代理主題角色，它是查詢代理，維持了對 RealSearcher 物件、 AccessValidator 物件和 Logger 物件的參考，

namespace ProxyPattern.BusinessQuerySystem
{
    class ProxySearcher : ISearcher
    {
        private readonly RealSearcher searcher = new RealSearcher(); //維持一個對真實主題的參考
        private AccessValidator validator;
        private Logger logger;

        public string DoSearch(string userId, string keyword)
        {
            //如果身份驗證成功，則執行查詢
            if (this.Validate(userId))
            {
                string result = searcher.DoSearch(userId, keyword); //呼叫真實主題物件的查詢方法
                this.Log(userId); //記錄查詢日志
                return result; //回傳查詢結果
            }
            else
            {
                return null;
            }
        }

        //創建訪問驗證物件并呼叫其Validate()方法實作身份驗證
        public bool Validate(string userId)
        {
            validator = new AccessValidator();
            return validator.Validate(userId);
        }

        //創建日志記錄物件并呼叫其Log()方法實作日志記錄
        public void Log(string userId)
        {
            logger = new Logger();
            logger.Log(userId);
        }
    }
}

組態檔 App.config

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>
<configuration>
  <appSettings>
    <add key="proxy" value="ProxyPattern.BusinessQuerySystem.ProxySearcher"/>
  </appSettings>
</configuration>

客戶端呼叫

完整代碼示例請查看=》https://gitee.com/dolayout/DesignPatternOfCSharp/tree/master/DesignPatternOfCSharp/ProxyPattern

3.2 遠程代理

遠程代理(Remote Proxv)是一種常用的代理模式，它使得客戶端程式可以訪問在遠程主機上的物件，遠程主機可能具有更好的計算性能與外理速度，可以快速地回應并處理客戶端的請求，遠程代理可以將網路的細節隱藏起來，使得客戶端不必考慮網路的存在，客戶端完全可以認為被代理的遠程業務物件是在本地而不是在遠程，而遠程代理物件承擔了大部分的網路通信作業，并負責對遠程業務方法的呼叫，

客戶端物件不能直接訪問遠程主機中的業務物件，只能采取間接訪問的方式，遠程業務物件在本地主機中有一個代理物件，該代理物件負責對遠程業務物件的訪問和網路通信，它對于客戶端物件而言是透明的，客戶端無須關心實作具體業務的是誰，只需要按照服務介面所定義的方式直接與本地主機中的代理物件互動即可，

在基于.NET平臺的分布式技術，例如 DCOM(Distribute Component Object Model分布式組件物件模型)、Web Service 中，都應用了遠程代理模式，感興趣的小伙伴可以自行查閱相關資料行擴展學習，

【三層架構】——COM/DCOM初識
分布式設計之DCOM實作

3.3 虛擬代理

虛擬代理(Virtual Proxy)也是一種常用的代理模式，對于一些占用系統資源較多或者加載時間較長的物件，可以給這些物件提供一個虛擬代理，在真實物件的創建成功之前虛擬代理扮演真實物件的替身，而當真實物件創建之后，虛擬代理將用戶的請求轉發給真實物件，

通常，在以下兩種情況下可以考慮使用虛擬代理：

(1)由于物件本身的復雜性或者網路等原因導致一個物件需要較長的加載時間，此時可以用一個加載時間相對較短的代理物件來代表真實物件，通常，在實作時可以結合多執行緒技術，一個執行緒用于顯示代理物件，其他執行緒用于加載真實物件，這種虛擬代理模式可以應用在程式啟動的時候，由于創建代理物件在時間和處理復雜度上要少于創建真實的物件，因此，在程式啟動時，可以用代理物件代替真實物件初始化，大大加速了系統的啟動時間，當需要適用真實物件時，在通過代理物件來參考，而此時真實物件可能已經成功加載完畢，可以縮短用戶的等待時間，
(2)當一個物件的加載十分耗費系統資源的時候，也非常適合使用虛擬代理，虛擬代理可以讓那些占用大量記憶體或處理起來非常復雜的物件推遲到使用它們的時候才創建，而在此之前用一個相對來說占用資源較少的代理物件來代表真實物件，再通過代理物件來參考真實物件，為了節省記憶體，在第一次參考真實物件時再創建物件，并且該物件可以被多次重用，在以后每次訪問時需要檢測所需物件是否已經被創建，因此在訪問該物件時需要進行存在性檢測，這需要消耗一定的系統時間，但是可以節省記憶體空間，這是一種用時間換取空間的做法，

無論是以上哪種情況，虛擬代理都是用一個“虛假”的代理物件來代表真實物件，通過代理物件來間接參考真實物件，可以在一定程度上提高系統的性能，

3.4 緩沖代理

緩沖代理(Cache Proxy)也是一種較為常用的代理模式，它為某一個操作的結果提供臨時的快取存盤空間，以便在后續使用中能夠共享這些結果，從而避免某些方法的重復執行，優化系統性能，

在微軟示例專案 PetShop 4.0 的業務邏輯層(Business Logic Layer，BLL)中定義了 Product、Category、Item 等類，它們封裝了相關的業務方法，用于呼叫資料訪問層(DataAccess Layer， DAL)物件訪問資料庫，以獲取相關資料，為了改進系統性能，PetShop 4. 0為這些實作方法增加了快取機制，引人一個新的物件去控制原來的BLL業務邏輯物件，這些新的物件對應于代理模式中的代理物件，在引入代理模式后，實作了在快取級別上對業務物件的封裝，增強了對業務物件的控制，如果需要訪問的資料在快取中已經存在，則無須再重復執行獲取資料的方法，直接回傳存盤在快取中的資料即可，由于原有業務物件(真實物件)和新增代理物件暴露在外的方法是一致的，因而對于呼叫方(即客戶端)而言，呼叫代理物件與真實物件并沒有實質的區別，

這些新引人的代理類包括 ProductDataProxy、CategoryDataProxy 和 ItemDataProxy 等，下面以 PetShop.BLL.Product 業務物件為例進行說明，PetShop 4.0 為其建立了代理物件 ProductDataProxy ，并在該代理物件的 GetProductsByCategory() 方法，同時增加了快取機制，如下入所示：

在 ProductDataProxy 類中存在以下代碼片段：

3.4.1 PetShop vNext 簡單介紹

PetShop vNext 訪問地址 =》https://archive.codeplex.com/?p=petshopvnext#DownloadId=25356

CodePlex 是微軟的免費開源專案托管網站，趁著在退役前（2021年7月1日）網站還能訪問（目前處于存檔模式），頁面截圖做個歷史 (*￣︶￣)

petshopvnext 源代碼地址 =》https://download.csdn.net/download/ChaITSimpleLove/16686855

Microsoft .NET PetShop 相關參考文章：

《解剖PetShop》之一：PetShop的系統架構設計
《解剖PetShop》之二：PetShop資料訪問層數之據庫訪問設計
《解剖PetShop》之三：PetShop資料訪問層之訊息處理
《解剖PetShop》之四：PetShop之ASP.NET快取
《解剖PetShop》之五：PetShop之業務邏輯層設計
《解剖PetShop》之六：PetShop之表示層設計
學會sql資料庫關系圖(Petshop)
Microsoft .NET PetShop 4.0 架構與技術分析
Microsoft .NET PetShop 4.0 架構與技術分析(一)??????
【檔案下載】PetShop 5.0 詳解之一（系統架構設計-2017-09-01）修訂版

4 | 代理模式的優缺點與適用環境

代理模式是常用的結構型設計模式之一，它為物件的間接訪問提供了一個解決方案，可以對劉象的訪問進行控制，代理模式的型別較多，其中遠程代理、虛擬代理、保護代理等在軟體開發中的應用非常廣泛，

4.1 代理模式的優點

(1)代理模式能夠協調呼叫者和被呼叫者，在一定程度上降低了系統的熊合度，
(2)客戶煙可以針對抽象主題角色進行編程，增加和更換代理類無須修改源代碼，符合開團原則，系統具有較好的靈活性和可擴展性，

此外，不同型別的代理模式具有獨特的優點，例如：

(1)遠程代理為位于兩個不同地址空間物件的訪問提供了一種實作機制，可以將一些消耗資源較多的物件和操作移至性能更好的計算機上，提高了系統的整體運行效率，
(2)虛擬代理通過一個消耗資源較少的物件來代表一個消耗資源較多的物件，可以在一定程度上節省系統的運行開銷，
(3)緩沖代理為某一個操作的結果提供臨時的快取存盤空間，以便在后續使用中能夠共享這些結果，優化系統性能，縮短執行時間，
(4)保護代理可以控制對一個物件的訪問權限，為不同用戶提供不同級別的使用權限，

4.2 代理模式的缺點

(1)由于在客戶端和真實主題之間增加了代理物件﹐因此有些型別的代理模式可能會造成請求的處理速度變慢，例如保護代理，
(2)實作代理模式需要額外的作業，而且有些代理模式的實作程序較為復雜，例如遠程代理，

4.3 代理模式的適用環境

代理模式的型別較多，不同型別的代理模式有不同的優缺點，它們應用于不同的環境;

(1)當客戶端物件需要訪間遠程主機中的物件時可以使用遠程代理，
(2)當需要用一個消耗資源較少的物件來代表一個消耗資源較多的物件，從而降低系就開銷、縮短運行時間時可以使用虛擬代理，例如一個物件圈要很長時間才能完成加載時，
(3)當需要為某一個被頻繁訪間的操作結果楓供一個臨時存盤空間，以供多個客戶端共享訪間這些結果時可以使用緩沖代理，通過使用緩沖代理，系統無須在客戶端每一次訪問時都重新執行操作，只需直接從臨時緩沖區獲取操作結果即可，
(4)當需要控制對一個物件的訪問，為不同用戶提供不同級別的訪問權限時可以使用保護代理，
(5)當需要為一個物件的訪問(參考)提供一些額外的操作時可以使用智能參考代理，

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