Python设计模式之代理模式简单示例

下面是针对“Python设计模式之代理模式简单示例”的完整攻略：

简介

代理模式是一种结构型设计模式，允许你提供对象的替代品或代表，以控制对这个对象的访问。在有些情况下，直接访问对象是不方便或者不符合需要，使用代理对象来间接访问对象，可以更好地控制对对象的访问。

实现示例

示例一

假设我们有一个文件下载器，可以通过给定的URL下载文件，代码如下：

import requests

class FileDownloader:
    def download_file(self, url):
        return requests.get(url).content

现在我们想要对下载文件的流量进行统计，我们可以直接修改FileDownloader类，在每次文件下载完成后记录下载流量，但这个做法不太符合“开放封闭原则”，即不应该修改已经存在的类，这样做会影响到类的稳定性。

使用代理模式，我们可以将下载器的核心功能保持不变，另外再创建一个代理类CountingProxy，来计算文件下载的流量，示例代码如下：

class CountingProxy:
    def __init__(self, downloader: FileDownloader):
        self.downloader = downloader
        self.total_download_size = 0

    def download_file(self, url):
        content = self.downloader.download_file(url)
        self.total_download_size += len(url)
        return content

    def get_total_download_size(self):
        return self.total_download_size

我们在CountingProxy类中添加了一个属性total_download_size用来保存所有下载的文件大小总和。在download_file方法中，我们通过调用FileDownloader的download_file方法来实际下载文件，并在下载完成后更新total_download_size属性。

使用示例：

if __name__ == '__main__':
    downloader = FileDownloader()
    proxy = CountingProxy(downloader)
    file_content = proxy.download_file("http://example.com/test.file")
    print("Total download size: ", proxy.get_total_download_size())

示例二

另外一个常见的示例是缓存代理，当我们需要对某个操作的结果进行缓存时，可以使用代理模式来实现。

例如，我们有一个计算函数，计算结果比较耗时：

def compute(n):
    result = 0
    for i in range(1, n+1):
        result += i
    return result

现在我们想对计算结果进行缓存，下次再调用时就可以直接返回缓存结果了，这个类可以使用代理模式来实现：

class CachingProxy:
    def __init__(self, func):
        self.func = func
        self.cache = {}

    def __call__(self, n):
        if n not in self.cache:
            self.cache[n] = self.func(n)
        return self.cache[n]

我们在代理类CachingProxy中，使用了内置的__call__方法，使得CachingProxy对象可以像函数一样调用。在这个方法中，我们检查参数n是否在cache中已经有了缓存结果，如果没有则调用实际的函数func进行计算，并将计算结果缓存到cache中。

使用示例：

if __name__ == '__main__':
    func = CachingProxy(compute)
    result1 = func(10)  # 第一次计算
    result2 = func(10)  # 第二次计算，从缓存中取出结果
    assert result1 == result2

结论

代理模式适用于需要在不影响对象本身功能的情况下，新增一些额外的操作。其中最常见的代理模式是远程代理、虚拟代理、保护代理和缓存代理等。在实践中使用代理模式可以帮助我们更好地解决复杂问题。