深入浅出外观模式(一)

外观模式是一种使用频率非常高的结构型设计模式,它通过引入一个外观角色来简化客户端与子系统之间的交互,为复杂的子系统调用提供一个统一的入口,降低子系统与客户端的耦合度,且客户端调用非常方便。

  1. 外观模式概述

不知道大家有没有比较过自己泡茶和去茶馆喝茶的区别,如果是自己泡茶需要自行准备茶叶、茶具和开水,如图1(A)所示,而去茶馆喝茶,最简单的方式就是跟茶馆服务员说想要一杯什么样的茶,是铁观音、碧螺春还是西湖龙井?正因为茶馆有服务员,顾客无须直接和茶叶、茶具、开水等交互,整个泡茶过程由服务员来完成,顾客只需与服务员交互即可,整个过程非常简单省事,如图1(B)所示。

图1 两种喝茶方式示意图

在软件开发中,有时候为了完成一项较为复杂的功能,一个客户类需要和多个业务类交互,而这些需要交互的业务类经常会作为一个整体出现,由于涉及到的类比较多,导致使用时代码较为复杂,此时,特别需要一个类似服务员一样的角色,由它来负责和多个业务类进行交互,而客户类只需与该类交互。外观模式通过引入一个新的外观类(Facade)来实现该功能,外观类充当了软件系统中的“服务员”,它为多个业务类的调用提供了一个统一的入口,简化了类与类之间的交互。在外观模式中,那些需要交互的业务类被称为子系统(Subsystem)。如果没有外观类,那么每个客户类需要和多个子系统之间进行复杂的交互,系统的耦合度将很大,如图2(A)所示;而引入外观类之后,客户类只需要直接与外观类交互,客户类与子系统之间原有的复杂引用关系由外观类来实现,从而降低了系统的耦合度,如图2(B)所示。

图2 外观模式示意图

外观模式中,一个子系统的外部与其内部的通信通过一个统一的外观类进行,外观类将客户类与子系统的内部复杂性分隔开,使得客户类只需要与外观角色打交道,而不需要与子系统内部的很多对象打交道。

外观模式定义如下: 外观模式:为子系统中的一组接口提供一个统一的入口。外观模式定义了一个高层接口,这个接口使得这一子系统更加容易使用。 Facade Pattern: Provide a unified interface to a set of interfaces in a subsystem. Facade defines a higher-level interface that makes the subsystem easier to use.

外观模式又称为门面模式,它是一种对象结构型模式。外观模式是迪米特法则的一种具体实现,通过引入一个新的外观角色可以降低原有系统的复杂度,同时降低客户类与子系统的耦合度。

  1. 外观模式结构与实现 2.1 模式结构

外观模式没有一个一般化的类图描述,通常使用如图2(B)所示示意图来表示外观模式。图3所示的类图也可以作为描述外观模式的结构图:

图3 外观模式结构图

由图3可知,外观模式包含如下两个角色:

(1) Facade(外观角色):在客户端可以调用它的方法,在外观角色中可以知道相关的(一个或者多个)子系统的功能和责任;在正常情况下,它将所有从客户端发来的请求委派到相应的子系统去,传递给相应的子系统对象处理。

(2) SubSystem(子系统角色):在软件系统中可以有一个或者多个子系统角色,每一个子系统可以不是一个单独的类,而是一个类的集合,它实现子系统的功能;每一个子系统都可以被客户端直接调用,或者被外观角色调用,它处理由外观类传过来的请求;子系统并不知道外观的存在,对于子系统而言,外观角色仅仅是另外一个客户端而已。

2.2 模式实现

外观模式的主要目的在于降低系统的复杂程度,在面向对象软件系统中,类与类之间的关系越多,不能表示系统设计得越好,反而表示系统中类之间的耦合度太大,这样的系统在维护和修改时都缺乏灵活性,因为一个类的改动会导致多个类发生变化,而外观模式的引入在很大程度上降低了类与类之间的耦合关系。引入外观模式之后,增加新的子系统或者移除子系统都非常方便,客户类无须进行修改(或者极少的修改),只需要在外观类中增加或移除对子系统的引用即可。从这一点来说,外观模式在一定程度上并不符合开闭原则,增加新的子系统需要对原有系统进行一定的修改,虽然这个修改工作量不大。

外观模式中所指的子系统是一个广义的概念,它可以是一个类、一个功能模块、系统的一个组成部分或者一个完整的系统。子系统类通常是一些业务类,实现了一些具体的、独立的业务功能,其典型代码如下:

class SubSystemA  
{  
    public void MethodA()  
    {  
        //业务实现代码  
    }  
}  

class SubSystemB  
{  
    public void MethodB()  
    {  
        //业务实现代码  
     }  
}  

class SubSystemC  
{  
    public void MethodC()  
    {  
        //业务实现代码  
    }  
}

在引入外观类之后,与子系统业务类之间的交互统一由外观类来完成,在外观类中通常存在如下代码:

class Facade  
{  
    private SubSystemA obj1 = new SubSystemA();  
    private SubSystemB obj2 = new SubSystemB();  
    private SubSystemC obj3 = new SubSystemC();  

    public void Method()  
    {  
        obj1.MethodA();  
        obj2.MethodB();  
        obj3.MethodC();  
    }  
}

由于在外观类中维持了对子系统对象的引用,客户端可以通过外观类来间接调用子系统对象的业务方法,而无须与子系统对象直接交互。引入外观类后,客户端代码变得非常简单,典型代码如下:

class Program  
{  
    static void Main(string[] args)  
    {  
        Facade facade = new Facade();  
        facade.Method();  
    }  
}

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