C++怎么用代理模式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程代理,虛擬代理和保護(hù)代理

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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。

讀到這里，這篇“C++怎么用代理模式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程代理,虛擬代理和保護(hù)代理”文章已經(jīng)介紹完畢，想要掌握這篇文章的知識(shí)點(diǎn)還需要大家自己動(dòng)手實(shí)踐使用過(guò)才能領(lǐng)會(huì)，如果想了解更多相關(guān)內(nèi)容的文章，歡迎關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道。