C#面向對象設計模式縱橫談 第13講:Proxy 代理模式

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2006.4.12 李建忠

直接與間接

人們對于復雜的軟件系統常常有一種處理手法,即增加一層間接層,從而對系統獲得一種更為靈活、滿足特定需求的解決方案。

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假設A要訪問B三次。如果A和B是分布式中的兩個機器,那么A需要跨機器調用B三次就不是很好。如果在A和B之間加一個代理對象C,并且A和C處于同一個地址空間,即同一個機器。那么A和C之間通訊是非常高效的,現在A和C之間調用三次,到某個觸發點的時候,和B只需要一次的通訊,這樣性能就會好很多。這樣做還有一個好處,即A不需要再知道分布式通訊的內容了。

現實生活中,其實操作系統就是軟件和硬件之間的代理。

 

動機(Motivation)

在面向對象系統中,有些對象由于某種原因(比如對象創建的開銷很大,或者某些操作需要安全控制,或者需要進程外的訪問等),直接訪問會給使用者、或者系統結構帶來很多麻煩。

如何在不失去透明操作對象的同時來管理/控制這些對象特有的復雜性?增加一層間接層是軟件開發中常見的解決方式。

 

意圖(Intent)

為其他對象提供一種代理以控制對這個對象的訪問。

——《設計模式》GoF

 

例說Proxy應用

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HrSystem里面new的Employee對象將位于和HrSystem同樣的地址空間里面,但如果我們需要把Employee作為跨互聯網的調用,那么這樣的代碼就不適用了。

改進后的代碼:

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Employee的代理應該和Employee具有同樣的接口,它的實現很復雜。

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其中,Employee類運行在Internet遠端的一臺機器上,而EmployeeProxy運行在本地的Windows Forms上。這里代理的目的是為了屏蔽分布式通訊、WebService的細節。

 

結構(Structure)

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其中Subject就是HrSystem,它本來是要直接調用RealSubject的。但是由于WebSerivce這種情況,它需要間接的通過Proxy調用RealSubject。

 

Proxy模式的幾個要點

“增加一層間接層”是軟件系統中對許多復雜問題的一種常見解決方法。在面向對象系統中,直接使用某些對象會來帶很多問題,作為間接層的Proxy對象便是解決這一問題的常用手段。

具體Proxy設計模式的實現方法、實現粒度都相差很大,有些可能對單個對象做細粒度的控制,如copy-on-write技術,有些可能對組件模塊提供抽象代理層,在架構層次對對象做Proxy。

Proxy并不一定要求保持接口的一致性,只要能夠實現間接控制,有時候損及一些透明性是可以接受的。

 

.NET架構中的Proxy應用

WebService的一些例子:

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代理對象MathService

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客戶端

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客戶端使用的是MathService類,這個類是在本地運行的。

 

另一個例子:Copy-on-Write

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左邊是堆,這樣做是比較浪費內存的,因為系統中可能有很多字符串重復。目前大多數系統都是以下的做法:

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但這樣字符串就不能更改了,例如如果要把s1改為大寫,那么必須要另起一個字符串變量:

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C#當然也是允許對字符串更改的,不過不是string類型,而是StringBuilder類型。

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這樣sb就可以被改變。

StringBuilder的原理:

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sb、sb2和sb3都指向同一個字符串,如果sb把里面內容改變,那么就會把hello拷貝到另一塊內存,再把內容進行更改。其實Copy-on-Write應該更準確地描述為Copy-on-Change。

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StringBuilder其實就是一種代理,我們本意是想訪問字符串的,StringBuilder就是一種可變字符串的代理,而且StringBuilder也沒有和String保持接口的一致性。

我們看看StringBuilder的源代碼:

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注意Replace方法,當需要改變字符串的內容時,步驟是先new一個新的String,然后在更改新String的內容。但如果只有一個StringBuilder,那么就不需要拷貝到新的區域,而是直接在原來的String上修改。

2010.10.7


MSDN 網絡廣播 李建忠 2013-08-22 08:48:13

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