Rust语言从入门到精通系列 - 玩转“代理模式”
代理模式是一种结构型设计模式，它允许通过代理对象控制对其它对象的访问。代理对象可以拦截对原始对象的访问，同时也可附加一些额外的操作，如对访问进行缓存、权限控制等。
代理模式常用于以下场景：
- 远程代理：将客户端请求转发至远程对象处理，如远程方法调用（RPC）、远程数据库访问等。
- 虚拟代理：在访问对象时，代理对象会根据需要创建真实对象，如大文件的加载、大图片的渲染等。
- 安全代理：代理对象可以控制对真实对象的访问权限，如只允许具有某种权限的用户访问真实对象。
- 智能引用：代理对象可以在真实对象被访问时附加一些额外的操作，如记录对象访问次数、对象访问时间等。
实现代理模式
在 Rust 中实现代理模式，可以通过 trait 或结构体来实现。以下是一个简单的实现示例。
```rusttrait Subject { fn request(&self); }
struct RealSubject {}
impl Subject for RealSubject { fn request(&self) { println!(“RealSubject handling request”); } }
struct Proxy { real_subject: RealSubject }
impl Subject for Proxy { fn request(&self) { self.before_request(); self.real_subject.request(); self.after_request(); } }
impl Proxy { fn new(real_subject: RealSubject) -> Self { return Self { real_subject }; }
fn before_request(&self) {
println!("Proxy handling request before RealSubject");
}
fn after_request(&self) {
println!("Proxy handling request after RealSubject");
} } ```
在上面的示例中，我们定义了一个名为 Subject 的 trait，用于规定代理对象和真实对象需要实现的方法。然后，我们定义了一个名为 RealSubject 的结构体，用于实现 Subject trait 并实现其方法。
接着，我们定义了一个名为 Proxy 的结构体，用于代理 RealSubject，实现 Subject trait 并实现其方法。在 Proxy 的 request 方法中，我们先调用 before_request 方法进行一些前置操作，再调用真实对象的 request 方法，最后调用 after_request 方法进行一些后续操作。
进阶用法
在代理模式的进阶用法中，可以使用静态编译时代理和动态运行时代理。
静态编译时代理
在 Rust 中，可以使用宏来实现静态编译时代理。宏允许在编译时生成代码，这样可以减少对象的运行时开销，并且可以提高代码的可读性和可维护性。
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macro_rules! subject {
() => (pub trait Subject {
fn request(&self);
});
}
macro_rules! real_subject {
() => (pub struct RealSubject {}
impl Subject for RealSubject {
fn request(&self) {
println!("RealSubject handling request");
}
});
}
macro_rules! proxy {
() => (pub struct Proxy<T: Subject> {
real_subject: T
}
impl<T: Subject> Proxy<T> {
pub fn new(real_subject: T) -> Self {
return Self { real_subject };
}
fn before_request(&self) {
println!("Proxy handling request before RealSubject");
}
fn after_request(&self) {
println!("Proxy handling request after RealSubject");
}
}
impl<T: Subject> Subject for Proxy<T> {
fn request(&self) {
self.before_request();
self.real_subject.request();
self.after_request();
}
});
}
subject! {}
real_subject! {}
proxy! {}
在上面的示例中，我们使用宏来定义了代理模式中的 Subject、RealSubject 和 Proxy，使用时只需引用定义的宏即可。这样我们就可以在编译时生成代理对象，将对象生成代码嵌入到编译后的程序中，减少运行时代理的开销，并且可以提高代码的可读性和可维护性。
动态运行时代理
在 Rust 中，可以使用类型参数和 trait 对象来实现动态运行时代理。这种方法允许在运行时生成代理对象，并且可以使用不同类型的代理对象。
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struct RealSubject {}
impl RealSubject {
fn new() -> Self {
return Self {};
}
fn handle_request(&self) {
println!("RealSubject handling request");
}
}
trait Subject {
fn request(&self);
}
struct Proxy<T: Subject> {
real_subject: T
}
impl<T: Subject> Proxy<T> {
fn new(real_subject: T) -> Self {
return Self { real_subject };
}
fn before_request(&self) {
println!("Proxy handling request before RealSubject");
}
fn after_request(&self) {
println!("Proxy handling request after RealSubject");
}
}
impl<T: Subject> Subject for Proxy<T> {
fn request(&self) {
self.before_request();
self.real_subject.request();
self.after_request();
}
}
impl Subject for RealSubject {
fn request(&self) {
self.handle_request();
}
}
fn main() {
let real_subject = RealSubject::new();
let proxy = Proxy::new(real_subject);
proxy.request();
let real_subject = RealSubject::new();
let proxy: Box<dyn Subject> = Box::new(Proxy::new(real_subject));
proxy.request();
}
在上面的示例中，我们定义了一个 RealSubject 结构体，用于实现真实对象的处理函数。然后，我们定义了一个名为 Subject 的 trait，用于规定代理对象和真实对象需要实现的方法。
接着，我们定义了一个泛型结构体 Proxy<T: Subject>，它包含了一个泛型类型参数 T，该参数应该实现了 Subject trait。并且，我们实现了 Proxy 的 request 方法，先调用 before_request 方法进行一些前置操作，然后调用真实对象的 request 方法，最后调用 after_request 方法进行一些后续操作。
最后，在 main 函数中，我们实例化了一个 RealSubject 对象，并将其传递给 Proxy 进行代理操作。然后，我们又实例化了一个 RealSubject 对象，并将其转换为 dyn Subject 类型的 trait 对象，传递给 Proxy 进行代理操作。这种方法允许我们可以使用不同类型的代理对象，使代码更加灵活。
最佳实践
在实现代理模式时，我们需要考虑以下几个最佳实践：
- 尽量使用静态编译时代理：使用宏来生成代码可以减少运行时代理的开销，并且可以提高代码的可读性和可维护性。
- 使用类型参数和 trait 对象来实现动态运行时代理：这种方法可以使用不同类型的代理对象，使代码更加灵活。
- 尽量避免使用代理模式：代理模式会引入额外的复杂度，使代码更加难以理解和维护。如果没有必要，尽量避免使用代理模式。
结论
代理模式是一种结构型设计模式，它允许通过代理对象控制对其它对象的访问。在 Rust 中，可以使用 trait 和结构体来实现代理模式，并使用宏来生成静态编译时代理，使用类型参数和 trait 对象来实现动态运行时代理。在使用代理模式时，需要考虑最佳实践，如尽量使用静态编译时代理、使用类型参数和 trait 对象来实现动态运行时代理，以及避免使用代理模式等。
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