什么是正向代理和反向代理？

从字面意思上看，代理就是代替处理的意思，一个对象有能力代替另一个对象处理某一件事。

代理，这个词在我们的日常生活中也不陌生，比如在购物、旅游等场景中，我们经常会委托别人代替我们完成某些任务。在技术领域，这个概念也被广泛应用，尤其是在计算机网络通信和程序设计中，代理扮演着相当重要的角色，涉及控制访问、安全保护、能力扩展等复杂而强大的方面。

网络通信中的代理

在计算机网络中，说到代理，经常会谈到正向代理和反向代理的概念。

在详细展开前，我们先使用一个比喻来形象的理解下这两个概念：小明去饭馆吃饭，正向代理就像是小明的朋友帮他去点餐，服务员并不知道最终吃饭的人是小明；而反向代理则像是饭馆的服务员，他们决定把小明的订单送到哪个厨师手里去做。通过这个比喻，我们可以初步感受到正向代理和反向代理在角色和功能上的不同。

搞清楚网络通信中的代理和反向代理，大家只要弄明白两件事：你在公司的电脑是怎么访问到外网的，你部署的网站或者API又是怎么被外网访问到的。

公司电脑上网

首先看公司电脑上网：公司里的电脑一般不会直接连接到互联网，它们通常在一个内网环境中，这既有成本的考虑，也有安全控制的需要。办公电脑一般会先连接到交换机，交换机再连接到路由器，路由器再连接到互联网。

在这些连接中，交换机只是一个小透明，办公电脑可以看到路由器，路由器也可以看到办公电脑，所以交换机不是我们这里所说的代理。

这里真正的代理是路由器，办公电脑访问网络时，请求先到达路由器，路由器做个请求来源的登记，记下这个请求是从哪台电脑发出的，然后再发到互联网上。请求出了路由器，互联网上能够看到的就是这个路由器，而看不到你的办公电脑。数据从远程服务器返回时，也是先到达这个路由器，路由器再根据之前做的请求来源登记，将数据转发到对应的办公电脑上。

这种场景下，路由器就是一个正向代理，代理内网电脑访问互联网。

除了使用路由器这种比较常见的代理方式，其实还有很多方式，比如在浏览器中配置HTTP代理，只允许通过浏览器访问外网。

网站被外网访问

再看网站或者API是怎么被外网访问到的：通常情况下，大家的服务器也是放在内网中的，直接暴露在互联网上会有安全风险，也不利于管理。所以，我们会在服务器和互联网之间设置一个代理服务器，通常是Nginx或者LVS这种负载均衡器。当外网的用户想要访问你的网站或API时，他们的请求首先会发送到这个代理服务器上。

这个代理服务器就是一个反向代理。

反向代理服务器接到请求后，它知道内网中哪台服务器能提供这个服务，于是它就把请求转发给对应的服务器。服务器处理完这个请求后，再把结果发送回反向代理服务器，最后由反向代理服务器返回给外网的用户。

对比

以上就是计算机网络中正向代理和反向代理的基本原理和应用场景，我们再做一个对比，加深印象。

正向代理和反向代理的区别主要体现在它们服务的对象和用途上：

简单来说，正向代理是客户端的代理，帮助客户端访问到无法直接获取的资源；反向代理是服务器的代理，帮助服务器平滑处理来自各方的请求。

程序设计中的代理

在程序设计中，也有一个代理模式，虽然和网络中的正向代理或反向代理的概念不完全一样，但本质上它们都是代理的概念，都是作为中介提供隔离、隐藏、控制访问和功能增强等作用。

Just show me the code! 现在我们用Go来编写一个代理的实例程序，假设我们有一个资源类，我们希望在访问这个资源时，记录访问次数，并在资源不再被引用时自动释放资源。

首先，定义一个资源接口Resource和实现这个接口的资源类MyResource：

package main

import (
    "fmt"
)

// Resource 接口定义了资源需要实现的方法
type Resource interface {
    Use()
    Release()
}

// MyResource 是实现了Resource接口的资源类
type MyResource struct{}

func (r *MyResource) Use() {
    fmt.Println("Using MyResource")
}

func (r *MyResource) Release() {
    fmt.Println("Releasing MyResource")
}

然后，定义一个代理的类 ResourceProxy，它包含了对资源的引用和引用计数，同时它也实现了Resource接口。

// ResourceProxy 是代理的结构体，包含资源和引用计数
type ResourceProxy struct {
    resource Resource
    refCount int
}

// NewResourceProxy 是ResourceProxy的构造函数
func NewResourceProxy(resource Resource) *ResourceProxy {
    return &ResourceProxy{resource: resource, refCount: 1} // 初始引用计数为1
}

// Use 方法增加引用计数并使用资源
func (sr *ResourceProxy) Use() {
    sr.refCount++
    fmt.Printf("Resource is used %d times\n", sr.refCount)
    sr.resource.Use()
}

// Release 方法减少引用计数，当计数为0时释放资源
func (sr *ResourceProxy) Release() {
    sr.refCount--
    if sr.refCount == 0 {
        sr.resource.Release()
    } else {
        fmt.Printf("Resource is still used by %d references\n", sr.refCount)
    }
}

最后我们使用这个代理：

func main() {
    resource := &MyResource{}
    proxyRef := NewResourceProxy(resource)

    proxyRef.Use() // 使用资源，引用计数增加
    proxyRef.Release() // 释放一次引用，引用计数减少到0，资源被释放

    // Output:
    // Resource is used 1 times
    // Using MyResource
    // Releasing MyResource
}

这个简单的例子演示了代理在资源管理中的应用，可以根据实际需要添加更多复杂的逻辑，比如错误处理、同步控制、日志记录等。

在程序设计中，代理模式是一种结构型设计模式，它让我们能提供一个替代品来代表另一个对象，这个替代品控制着对原对象的访问，可以在访问原对象前后进行一些额外处理。

通过上边的示例，我们可以发现代理模式的三个主要角色：

抽象主题（Subject）：定义了代理和真实主题的共用接口，这样在任何使用真实主题的地方都可以使用代理。
真实主题（Real Subject）：实现了抽象主题的具体类，代表了实际的对象，是最终要使用的对象。
代理（Proxy）：包含对真实主题的引用，控制着对真实主题的访问，并可能负责创建和删除它。通常会做一些额外的事情来实现自己的价值。

在代码实际实现时，代理模式其实有多种不同的实现，包括：

远程代理（Remote Proxy）：为一个对象在不同的地址空间（通常是不同计算机上的服务）提供局部代表。常见的如RPC、gRPC等，通过本地代理对象，客户端可以像调用本地接口一样访问远程服务，而无需关心网络通信的细节。
虚拟代理（Virtual Proxy）：通过它来存放实例化需要很长时间的真实对象。常见的就是懒加载，比如加载一个大文件或者从数据库中读取大量数据，我们不希望在程序启动时就立刻加载，而是希望在真正需要这些数据的时候才去加载它们。
保护代理（Protection Proxy）：控制对原始对象的访问。用于对象应该有不同访问权限的时候。
智能引用（Smart Reference）：当对象被引用时，提供一些额外的操作，比如计算对象被引用的次数。上边提供的代码示例就是一个智能引用的例子。

这里就不展示更多的代码了，关键是在合适的时机使用恰当的代理模式来解决问题，这需要细细体会。

做个简单的小结，代理模式就像程序中的一个“中间人”，在不需要直接访问某个对象，或者直接访问某个对象不太方便或者不符合需求时，代理模式提供了一个非常灵活的解决方案。

正如本文所探讨的，代理模式在网络通信和程序设计中都扮演着重要的角色。它通过提供一个中间层，增强了系统的安全性、灵活性和可维护性。掌握代理，我们就拥有了在合适的场景下解决问题的一种强大能力。希望本文的讨论能对你有一点用处。