Python 代理模式(proxy)

简介

代理模式是一种结构型设计模式，它允许通过提供一个代理对象来控制对其他对象的访问。代理对象充当了目标对象的中间人，它可以在目标对象被访问前或访问后加入一定的处理逻辑。在许多情况下，代理模式可以提供非常便利的解决方案，例如实现延迟初始化、对敏感信息进行保护、远程代理等。

在 Python 中，我们可以借助一些库来实现代理模式，比如使用 requests 库来创建一个简单的 HTTP 代理。在本文中，我们将详细介绍 Python 代理模式的概念、工作原理以及如何在实际应用中使用代理模式。

工作原理

代理模式包含两个主要角色：目标对象和代理对象。目标对象是我们希望访问的真实对象，而代理对象是用于控制对目标对象的访问的对象。

下面以一个简单示例来说明代理模式的工作原理：

class RealSubject:
    def request(self):
        print("RealSubject: 处理请求")


class Proxy:
    def __init__(self, real_subject):
        self.real_subject = real_subject

    def request(self):
        if self.check_access():
            self.real_subject.request()

    def check_access(self):
        print("Proxy: 验证访问权限")
        return True


proxy = Proxy(RealSubject())
proxy.request()

在上面的示例中，RealSubject 是目标对象，它定义了一个 request 方法来处理请求。Proxy 是代理对象，它接收一个 real_subject 参数，即目标对象的实例。当调用代理对象的 request 方法时，首先会调用 check_access 方法进行权限验证，然后再调用真实对象的 request 方法来处理请求。

运行上述代码的输出结果如下：

Proxy: 验证访问权限
RealSubject: 处理请求

可以看到，代理对象在访问目标对象之前进行了权限验证，并且代理对象在不修改目标对象的情况下添加了额外的逻辑。

代理模式的应用场景

代理模式在很多实际应用中都有广泛的应用，下面介绍几种常见的应用场景。

延迟初始化

使用代理对象可以实现延迟初始化的功能，即在需要的时候才创建真正的目标对象。这种方式可以避免在程序启动时就创建不必要的对象，从而提高性能和内存利用率。

class RealSubject:
    def __init__(self):
        print("正在初始化 RealSubject")

    def request(self):
        print("RealSubject: 处理请求")


class Proxy:
    def __init__(self):
        self.real_subject = None

    def request(self):
        if self.real_subject is None:
            self.real_subject = RealSubject()
        self.real_subject.request()


proxy = Proxy()
print("在调用 request 方法之前")
proxy.request()
print("在调用 request 方法之后")
proxy.request()

运行上述代码的输出结果如下：

在调用 request 方法之前
正在初始化 RealSubject
RealSubject: 处理请求
在调用 request 方法之后
RealSubject: 处理请求

可以看到，真实对象 RealSubject 的初始化是在第一次调用代理对象的 request 方法时才进行的，而不是在创建代理对象时立即进行。

保护代理

保护代理可以对目标对象进行访问控制，只有满足一定条件的客户端才能访问目标对象。代理对象在访问目标对象之前先进行权限验证，如果验证通过才会调用目标对象的方法。

class RealSubject:
    def __init__(self, password):
        self.password = password

    def request(self):
        print("RealSubject: 处理请求")


class Proxy:
    def __init__(self, real_subject, password):
        self.real_subject = real_subject
        self.password = password

    def request(self):
        if self.check_access():
            self.real_subject.request()

    def check_access(self):
        user_input = input("请输入密码: ")
        return user_input == self.password


password = "123456"
real_subject = RealSubject(password)
proxy = Proxy(real_subject, password)
proxy.request()

运行上述代码时，会要求用户输入密码。只有输入的密码与初始化时设置的密码相同时，才会调用真实对象的方法。

远程代理

远程代理可以隐藏目标对象跟客户端之间的网络通信细节。客户端通过访问代理对象来间接访问远程的目标对象。

下面以一个简单的示例来说明远程代理的使用方式：

import requests


class RemoteSubject:
    def request(self):
        response = requests.get("https://www.example.com")
        print("远程请求完成，状态码:", response.status_code)


class Proxy:
    def __init__(self):
        self.remote_subject = RemoteSubject()

    def request(self):
        print("代理正在进行网络请求")
        self.remote_subject.request()


proxy = Proxy()
proxy.request()

上述代码中，RemoteSubject 是远程目标对象的类，它在 request 方法中发送了一个网络请求。Proxy 是代理对象，它在 request 方法中先输出一条提示信息，然后调用远程目标对象的 request 方法。

运行上述代码时，可以看到代理对象先输出了一条提示信息，然后再进行网络请求。