代理模式详解与示例

意图与它要解决的问题

意图：为另一个对象提供一个替身或占位符，以控制对它的访问。代理是《设计模式》（四人组，GoF）一书中的结构型模式之一。

假设一个应用通过网络调用天气服务。每次调用要花几百毫秒并且收费，而同一个城市常常每分钟被请求很多次。你无法修改服务类，也不想在每个调用它的地方都加上缓存代码。代理可以解决这个问题：它实现同一个接口，维护一个缓存，只有在缓存未命中时才调用真实服务。调用方完全不用改动。

同样的思路还能满足其他需求：只在首次使用时才创建开销大的对象、在调用前检查权限、记录每一次调用，或者隐藏真实对象位于另一台机器上这一事实。

结构与参与者

TypeScript 实现：缓存代理

WeatherService 是主题。CachedWeatherService 是代理：它有相同的方法，只有在缓存值缺失或过期时才转发给真实服务。

interface WeatherService {
  getTemperature(city: string): Promise<number>;
}
class RemoteWeatherService implements WeatherService {
  calls = 0;
  async getTemperature(city: string): Promise<number> {
    this.calls++; // imagine a slow HTTP request here
    return city.length * 3;
  }
}
class CachedWeatherService implements WeatherService {
  private cache = new Map<string, { value: number; time: number }>();
  constructor(private real: WeatherService, private maxAgeMs = 60_000) {}
  async getTemperature(city: string): Promise<number> {
    const hit = this.cache.get(city);
    if (hit && Date.now() - hit.time < this.maxAgeMs) return hit.value;
    const value = await this.real.getTemperature(city);
    this.cache.set(city, { value, time: Date.now() });
    return value;
  }
}
async function main() {
  const real = new RemoteWeatherService();
  const weather: WeatherService = new CachedWeatherService(real);
  await weather.getTemperature("Paris");
  await weather.getTemperature("Paris");
  console.log(await weather.getTemperature("Hanoi"), "real calls:", real.calls);
  // 15 real calls: 2
}
main();

client 变量的类型是 WeatherService，因此你可以在一个地方切换真实服务与代理，例如在依赖注入的配置中。

用 JavaScript Proxy 实现虚拟代理与保护代理

JavaScript 内置了 Proxy 对象（ES2015），它通过称为陷阱（trap）的处理函数，拦截属性读取、写入和函数调用等操作。这是一种方便的做法，无需为每个接口都写一个类，就能构建代理。

type Account = { owner: string; balance: number };
function readOnly<T extends object>(target: T): T {
  return new Proxy(target, {
    set(_obj, prop) {
      throw new Error("Cannot change " + String(prop) + ": read-only");
    },
  });
}
const account = readOnly<Account>({ owner: "Ana", balance: 100 });
console.log(account.balance); // 100
try {
  account.balance = 0;
} catch (e) {
  console.log((e as Error).message); // Cannot change balance: read-only
}

何时使用，何时不用

• 当你想在不修改真实类及其调用方的前提下，加入懒加载、访问控制、缓存、日志或远程访问时，使用它。
• 当真实对象不受你控制时使用，比如库里的类或网络客户端。
• 当一个普通的函数包装就够用时，不要使用它。对于单个函数，像 memoize(fn) 这样的高阶函数比类更简单。
• 不要把缓慢或会失败的远程调用藏在一个看起来像本地对象的代理后面。调用方仍然需要处理延迟和错误，所以要在接口中体现出来（例如返回 Promise）。
• 注意对象的身份：代理与真实主题是不同的对象，所以 proxy === real 为 false。

实际应用

• Vue 3 的响应式系统建立在 JavaScript 的 Proxy 之上：读取属性会记录依赖，写入属性则触发更新。
• Java 提供 java.lang.reflect.Proxy，用于在运行时创建动态代理类；框架用它在接口周围添加事务、安全检查或远程调用。
• Hibernate 等对象关系映射器会为关联实体返回懒加载代理，并在首次访问时才从数据库加载真实数据。
• 远程过程调用库会生成客户端存根（stub），它们看起来像本地对象，却会把每次调用通过网络发送出去。

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