[设计模式] 静态代理居然能解决这种问题，我惊讶了！

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前言

23种设计模式都会了吗？今天讲一下静态代理模式的实战场景。

代理模式给某一个对象提供一个代理对象，并由代理对象控制对原对象的引用。通俗的来讲代理模式就是我们生活中常见的中介。

举个例子来说明：假如说我现在想买一辆二手车，虽然我可以自己去找车源，做质量检测等一系列的车辆过户流程，但是这确实太浪费我得时间和精力了。我只是想买一辆车而已为什么我还要额外做这么多事呢？于是我就通过中介公司来买车，他们来给我找车源，帮我办理车辆过户流程，我只是负责选择自己喜欢的车，然后付钱就可以了。

为什么要用代理模式？

中介隔离作用：在某些情况下，一个客户类不想或者不能直接引用一个委托对象，而代理类对象可以在客户类和委托对象之间起到中介的作用，其特征是代理类和委托类实现相同的接口。

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解决问题

这篇文章借用 FreeSql.Cloud 开源项目的代码，讲解代理模式的实际应用和收益，以及需要注意的地方。

FreeSql 是 c#.NET 功能强大的 ORM 框架，定义了 IFreeSql 接口，主要针对单个 ConnectionString 生产 ORM 操作对象。

跨多数据库的时候，不同的 ConnectionString 需要生成多个 IFreeSql 原始对象，如果是多租户场景每个租户 ConnectionString 都不相同的情况下，就需要创建 N个 IFreeSql 原始对象。

FreeSql.Cloud 正是为了跨多数据库的问题而产生，它可以解决：

1、FreeSqlCloud 实现多库版 IFreeSql 接口，从使用习惯上保持与单库版 IFreeSql 一致；

2、运行时，FreeSqlCloud 可动态添加或删除多个 ConnectionString 对应的 IFreeSql；

3、FreeSqlCloud 存储多租户 IFreeSql，最后活跃时间 > 10分钟的租户，释放对应 IFreeSql 减少内存开销；

4、FreeSqlCloud 支持随时 Change 切换到对应的 IFreeSql 进行操作；

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代理模式实战（一）Scoped FreeSqlCloud 多库版本

IFreeSql 是一个极为严格、简单，且功能强大的接口，我们一直在严格控制 API 泛滥增长，泛滥的 API 在后续改造时非常痛苦。

正因为它的简单定义，让我们有机会使用到代理模式实现新的 IFreeSql 实现类 FreeSqlCloud。

public class FreeSqlCloud : IFreeSql
{
    IFreeSql CurrentOrm => ...; //请看后面

    public IAdo Ado => CurrentOrm.Ado;
    public IAop Aop => CurrentOrm.Aop;
    public ICodeFirst CodeFirst => CurrentOrm.CodeFirst;
    public IDbFirst DbFirst => CurrentOrm.DbFirst;
    public GlobalFilter GlobalFilter => CurrentOrm.GlobalFilter;

    public void Transaction(Action handler) => CurrentOrm.Transaction(handler);
    public void Transaction(IsolationLevel isolationLevel, Action handler) => CurrentOrm.Transaction(isolationLevel, handler);
    public ISelect<T1> Select<T1>() where T1 : class => CurrentOrm.Select<T1>();
    public ISelect<T1> Select<T1>(object dywhere) where T1 : class => Select<T1>().WhereDynamic(dywhere);
    public IDelete<T1> Delete<T1>() where T1 : class => CurrentOrm.Delete<T1>();
    public IDelete<T1> Delete<T1>(object dywhere) where T1 : class => Delete<T1>().WhereDynamic(dywhere);
    public IUpdate<T1> Update<T1>() where T1 : class => CurrentOrm.Update<T1>();
    public IUpdate<T1> Update<T1>(object dywhere) where T1 : class => Update<T1>().WhereDynamic(dywhere);
    public IInsert<T1> Insert<T1>() where T1 : class => CurrentOrm.Insert<T1>();
    public IInsert<T1> Insert<T1>(T1 source) where T1 : class => Insert<T1>().AppendData(source);
    public IInsert<T1> Insert<T1>(T1[] source) where T1 : class => Insert<T1>().AppendData(source);
    public IInsert<T1> Insert<T1>(List<T1> source) where T1 : class => Insert<T1>().AppendData(source);
    public IInsert<T1> Insert<T1>(IEnumerable<T1> source) where T1 : class => Insert<T1>().AppendData(source);
    public IInsertOrUpdate<T1> InsertOrUpdate<T1>() where T1 : class => CurrentOrm.InsertOrUpdate<T1>();
}

如上代码，若 CurrentOrm 返回值是原始 IFreeSql 对象，即会代理调用原始数据库 ORM 操作方法。方法不多，功能却强大，代理模式应用起来就会很轻松。

由于多个 ConnectionString 的原因，我们需要定义一个字典保存多个原始 IFreeSql 对象：

    readonly Dictionary<string, IFreeSql> _orms = new Dictionary<string, IFreeSql>();

我们已经有了 _orms，还缺什么？？还缺一个当前 string _dbkey，有了它我们的 CurrentOrm 方法才知道怎么获取对应的 IFreeSql：

    string _dbkey;
    IFreeSql CurrentOrm => _orms[_dbkey]; //测试不纠结代码安全

    //切换数据库
    IFreeSql Change(string db)
    {
        _dbkey = db;
        return _orms[_dbkey];
    }
    //添加 IFreeSql
    FreeSqlCloud Add(string db, IFreeSql orm)
    {
        if (_dbkey == null) _dbkey = db;
        _orms.Add(db, orm);
        return this;
    }

至此我们基于 Scoped 生命周期的 FreeSqlCloud 就完成了，DI 代码大概如下：

public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
    var db1 = new FreeSqlBuilder().UseConnectionString(DataType.Sqlite, "data source=db1.db").Build();
    var db2 = new FreeSqlBuilder().UseConnectionString(DataType.Sqlite, "data source=db2.db").Build();
    services.AddScoped(provider =>
    {
        var cloud = new FreeSqlCloud();
        cloud.Add("db1", db1);
        cloud.Add("db2", db2);
        return cloud;
    });
}

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代理模式实战（二）Singleton FreeSqlCloud 多库版本

实战（一）我们实现了 Scoped 版本，可是其实项目中 Singleton 单例才是高性能的保证，特别是多租户场景，每次 new FreeSqlCloud 不止还要循环 Add 那么多次，实属浪费！！！

其实单例并非难事，只需要将 _dbkey 类型修改成 AsyncLocal，这个类型多线程是安全的，有关它的原理请看资料：https://www.cnblogs.com/eventhorizon/p/12240767.html

    AsyncLocal<string> _dbkey;
    IFreeSql CurrentOrm => _orms[_dbkey.Value];

    IFreeSql Change(string db)
    {
        _dbkey.Value = db;
        return _orms[_dbkey];
    }
    FreeSqlCloud Add(string db, IFreeSql orm)
    {
        if (_dbkey.Value == null) _dbkey.Value = db;
        _orms.Add(db, orm);
        return this;
    }

至此我们就完成了一个多线程安全的代理模式实现，因此我们只需要在 Ioc 注入之前 Register 好原始 IFreeSql 对象即可：

public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
    var db1 = new FreeSqlBuilder().UseConnectionString(DataType.Sqlite, "data source=db1.db").Build();
    var db2 = new FreeSqlBuilder().UseConnectionString(DataType.Sqlite, "data source=db2.db").Build();
    var cloud = new FreeSqlCloud();
    cloud.Add("db1", db1);
    cloud.Add("db2", db2);

    services.AddSingleton(cloud);
}

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代理模式实现（三）Singleton FreeSqlCloud 多库多租户版本

如上，我们使用字典存储多个 IFreeSql 原始对象，在数量不多的情况下是可行的。

但是如果我们做的是多租户系统，那么数量很可能达到几百，甚至上千个 IFreeSql 对象，并且这些租户不全都是活跃状态。

因此我们需要一种释放机制，当租户最后活跃时间 > 10分钟，释放 IFreeSql 资源，减少内存开销；

我们可以引用 IdleBus 组件解决该问题，IdleBus 空闲对象管理容器，有效组织对象重复利用，自动创建、销毁，解决【实例】过多且长时间占用的问题。有时候想做一个单例对象重复使用提升性能，但是定义多了，有的又可能一直空闲着占用资源。

IdleBus 专门解决：又想重复利用，又想少占资源的场景。

此时我们只需要修改内部实现部分代码如下：

public class FreeSqlCloud : IFreeSql
{
    IdleBus<IFreeSql> _orms = new IdleBus<string, IFreeSql>();
    AsyncLocal<string> _dbkey;
    IFreeSql CurrentOrm => _orms.Get(_dbkey.Value);

    IFreeSql Change(string db)
    {
        _dbkey.Value = db;
        return this;
    }
    FreeSqlCloud Register(string db, Func<IFreeSql> create) //注意 create 类型是 Func
    {
        if (_dbkey.Value == null) _dbkey.Value = db;
        _orms.Register(db, create);
        return this;
    }
    //...
}

public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
    var cloud = new FreeSqlCloud();
    cloud.Add("db1", () => new FreeSqlBuilder().UseConnectionString(DataType.Sqlite, "data source=db1.db").Build());
    cloud.Add("db2", () => new FreeSqlBuilder().UseConnectionString(DataType.Sqlite, "data source=db1.db").Build());

    services.AddSingleton(cloud);
}

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代理模式实现（四）跟随切换数据库的仓储对象

1、静态仓储对象

FreeSql.Repository 对象创建时固定了原始 IFreeSql，因此无法跟随 FreeSqlCloud Change 切换数据库。

因为要在 Repository 创建之前，先调用 fsql.Change 切换好数据库。

2、动态仓储对象

但是。。。仍然有一种特殊需求，Repository 在创建之后，仍然能跟随 fsql.Change 切换数据库。

实战中 Scoped 生命同期可能有多个 Repository 对象，因此切换 cloud 即改变所有 Repository 对象状态，才算方便。

var repo1 = cloud.GetCloudRepository<User>();
var repo2 = cloud.GetCloudRepository<UserGroup>();
cloud.Change("db2");
Console.WriteLine(repo1.Orm.Ado.ConnectionString); //repo -> db2
Console.WriteLine(repo2.Orm.Ado.ConnectionString); //repo -> db2
cloud.Change("db1");
Console.WriteLine(repo1.Orm.Ado.ConnectionString); //repo -> db1
Console.WriteLine(repo2.Orm.Ado.ConnectionString); //repo -> db1

我们仍然使用了代理模式，IBaseRepository 接口定义也足够简单：

class RepositoryCloud<TEntity> : IBaseRepository<TEntity> where TEntity : class
{
    readonly FreeSqlCloud _cloud;
    public RepositoryCloud(FreeSqlCloud cloud)
    {
        _cloud = cloud;
    }

    public IBaseRepository<TEntity> CurrentRepo => ...; //请看后面
    public IUnitOfWork UnitOfWork
    {
        get => CurrentRepo.UnitOfWork;
        set => CurrentRepo.UnitOfWork = value;
    }

    public IFreeSql Orm => CurrentRepo.Orm;
    public Type EntityType => CurrentRepo.EntityType;
    public IDataFilter<TEntity> DataFilter => CurrentRepo.DataFilter;
    public ISelect<TEntity> Select => CurrentRepo.Select;
    public IUpdate<TEntity> UpdateDiy => CurrentRepo.UpdateDiy;
    public ISelect<TEntity> Where(Expression<Func<TEntity, bool>> exp) => CurrentRepo.Where(exp);
    public ISelect<TEntity> WhereIf(bool condition, Expression<Func<TEntity, bool>> exp) => CurrentRepo.WhereIf(condition, exp);

    public void Attach(TEntity entity) => CurrentRepo.Attach(entity);
    public void Attach(IEnumerable<TEntity> entity) => CurrentRepo.Attach(entity);
    public IBaseRepository<TEntity> AttachOnlyPrimary(TEntity data) => CurrentRepo.AttachOnlyPrimary(data);
    public Dictionary<string, object[]> CompareState(TEntity newdata) => CurrentRepo.CompareState(newdata);
    public void FlushState() => CurrentRepo.FlushState();

    public void BeginEdit(List<TEntity> data) => CurrentRepo.BeginEdit(data);
    public int EndEdit(List<TEntity> data = null) => CurrentRepo.EndEdit(data);

    public TEntity Insert(TEntity entity) => CurrentRepo.Insert(entity);
    public List<TEntity> Insert(IEnumerable<TEntity> entitys) => CurrentRepo.Insert(entitys);
    public TEntity InsertOrUpdate(TEntity entity) => CurrentRepo.InsertOrUpdate(entity);
    public void SaveMany(TEntity entity, string propertyName) => CurrentRepo.SaveMany(entity, propertyName);

    public int Update(TEntity entity) => CurrentRepo.Update(entity);
    public int Update(IEnumerable<TEntity> entitys) => CurrentRepo.Update(entitys);

    public int Delete(TEntity entity) => CurrentRepo.Delete(entity);
    public int Delete(IEnumerable<TEntity> entitys) => CurrentRepo.Delete(entitys);
    public int Delete(Expression<Func<TEntity, bool>> predicate) => CurrentRepo.Delete(predicate);
    public List<object> DeleteCascadeByDatabase(Expression<Func<TEntity, bool>> predicate) => CurrentRepo.DeleteCascadeByDatabase(predicate);
}

如上代码关键实现部分 CurrentRepo，我们定义了字典存储多个 IBaseRepository

因为一个 CloudRepository 对象会创建 1-N 个 IBaseRepository 原始对象，在不使用 cloud.Change(..) 方法的时候只会创建 1 个，最多创建 cloud.Registers 数量，真实场景中不会有人在同一个业务把所有 db 都切换个遍。

    readonly Dictionary<string, IBaseRepository<TEntity>> _repos = new Dictionary<string, IBaseRepository<TEntity>>();
    protected void ForEachRepos(Action<IBaseRepository<TEntity>> action)
    {
        foreach (var repo in _repos.Values) action(repo);
    }
    public void Dispose()
    {
        ForEachRepos(repo => repo.Dispose());
        _repos.Clear();
    }

    protected IBaseRepository<TEntity> CurrentRepo
    {
        get
        {
            var dbkey = _cloud._dbkey.Value;
            if (_repos.TryGetValue(dbkey, out var repo) == false)
            {
                _repos.Add(dbkey, repo = _cloud.Use(dbkey).GetRepository<TEntity>());
                if (_dbContextOptions == null) _dbContextOptions = repo.DbContextOptions;
                else
                {
                    repo.DbContextOptions = _dbContextOptions;
                    if (_asTypeEntityType != null) repo.AsType(_asTypeEntityType);
                    if (_asTableRule != null) repo.AsTable(_asTableRule);
                }
            }
            return repo;
        }
    }

    Type _dbContextOptions;
    public DbContextOptions DbContextOptions
    {
        get => CurrentRepo.DbContextOptions;
        set => ForEachRepos(repo => repo.DbContextOptions = value);
    }
    Type _asTypeEntityType;
    public void AsType(Type entityType)
    {
        _asTypeEntityType = entityType;
        ForEachRepos(repo => repo.AsType(entityType));
    }
    Func<string, string> _asTableRule;
    public void AsTable(Func<string, string> rule)
    {
        _asTableRule = rule;
        ForEachRepos(repo => repo.AsTable(rule));
    }

由于 DbContextOptions、AsType、AsTable 比较特殊，需要将多个原始仓储对象传播设置，代码如上。

最终还要为 CloudRepository 创建扩展方法：

public static IBaseRepository<TEntity> GetCloudRepository<TEntity>(this FreeSqlCloud cloud)
    where TEntity : class
{
    return new RepositoryCloud<TEntity>(cloud);
}

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结语

Repository 是一种非常方便做设计的模式，FreeSql 还有很多一些其他设计模式的应用，如果有兴趣以后找机会再写文章。

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作者是什么人？

作者是一个入行 18年的老批，他目前写的.net 开源项目有：

需要的请拿走，这些都是最近几年的开源作品，以前更早写的就不发了。