Python结构型设计模式：代理模式详解与应用

Chloe

发布时间：2026-10-15| 5人浏览过

原创

本文深入解析Python中的结构型设计模式——代理模式。通过远程、虚拟、保护及智能引用四种典型场景，阐述如何利用代理对象控制对真实对象的访问。文章结合Python代码示例，详细演示抽象角色、真实角色与代理角色的实现方式，帮助开发者理解延迟加载、权限控制等核心应用技巧。

一、代理模式

代理模式的核心在于为其他对象提供一个代理，从而控制对该对象的访问。当某个对象因各种原因不适合或无法被直接引用时，代理对象便作为客户端与目标对象之间的中介发挥作用。

二、应用场景

远程代理（Remote Proxy）：为位于不同地址空间的对象提供一个本地代表。该地址空间既可以是本机，也可以是另一台服务器。远程代理也被称为大使（Ambassador）。其优势在于隐藏了网络通信的细节，使客户端无需关心网络存在。

虚拟代理（Virtual Proxy）：用于创建资源消耗较大的对象，并确保该对象仅在真正需要时才被实例化，例如图片的延迟加载。虚拟代理的好处在于可以按需加载被代理对象，并对加载过程进行必要的优化。当模块加载极其耗费资源时，虚拟代理的优势尤为显著。

保护代理（Protection Proxy）：用于控制对原始对象的访问权限。当对象需要区分不同的访问级别时，保护代理便派上用场。

智能引用（Smart Reference）代理：在对象被引用时执行额外的操作，例如记录对该对象的调用次数等。

三、代码示例

实体角色：

抽象角色（Subject）：通过接口或抽象类声明真实角色所实现的业务方法。
真实角色（Real Subject）：实现了抽象角色，定义了真实角色需实现的具体业务逻辑，供代理角色调用。
代理角色（Proxy）：实现了抽象角色，作为真实角色的代理。它通过调用真实角色的业务逻辑方法来实现抽象方法，并可附加自己的操作。

import abc

# 抽象角色
class Subject(metaclass=abc.ABCMeta):

    @abc.abstractmethod
    def get_content(self):
        pass

    @abc.abstractmethod
    def set_content(self, content):
        pass


# 真实角色
class RealSubject(Subject):
    def __init__(self, filename):
        self.filename = filename
        f = open(self.filename, "r", encoding="utf-8")
        self.content = f.read()
        print("读取文件...")
        f.close()

    def get_content(self):
        return self.content

    def set_content(self, content):
        f = open(self.filename, "w", encoding="utf-8")
        f.write(content)
        f.close()


# 虚代理
class VirtualProxy(Subject):
    def __init__(self, filename):
        self.filename = filename
        self.subj = None

    def get_content(self):
        if not self.subj:
            self.subj = RealSubject(self.filename)
        return self.subj.get_content()

    def set_content(self, content):
        if not self.subj:
            self.subj = RealSubject(self.filename)
        return self.subj.set_content(content)


# 保护代理
class ProtectedProxy(Subject):
    def __init__(self, filename):
        self.filename = filename
        self.subj = RealSubject(self.filename)

    def get_content(self):
        return self.subj.get_content()

    def set_content(self, content):
        raise PermissionError("您的权限不够！")


if __name__ == "__main__":
    print("--- RealSubject ---")
    subj = RealSubject("test.txt")   # 在这里就会读取文件，并占用内存。
    print(subj.get_content())
    #subj.set_content("修改内容...")
    
    print("--- VirtualProxy ---")
    subj = VirtualProxy("test.txt")  # 虚代理只有在调用 get_content 时才会读取文件，并占用内存。
    #print(subj.get_content())
    #subj.set_content("修改内容...")

    print("--- ProtectedProxy ---")
    subj = ProtectedProxy("test.txt")
    #print(subj.get_content())
    #subj.set_content("修改内容...")  # 保护代理这里不能进行修改，会报错。

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