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.NET设计模式(12):外观模式(Façade Pattern)
阅读量:6329 次
发布时间:2019-06-22

本文共 8258 字,大约阅读时间需要 27 分钟。

外观模式(Façade Pattern

——.NET设计模式系列之十二
Terrylee
2006
3
概述
在软件开发系统中,客户程序经常会与复杂系统的内部子系统之间产生耦合,而导致客户程序随着子系统的变化而变化。那么如何简化客户程序与子系统之间的交互接口?如何将复杂系统的内部子系统与客户程序之间的依赖解耦?这就是要说的
Façade 
模式。

意图
为子系统中的一组接口提供一个一致的界面,
Facade
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。
[GOF 
《设计模式》
]

示意图
门面模式没有一个一般化的类图描述,下面是一个示意性的对象图:
1 Façade
模式示意性对象图
生活中的例子
外观模式为子系统中的接口定义了一个统一的更高层次的界面,以便于使用。当消费者按照目录采购时,则体现了一个外观模式。消费者拨打一个号码与客服代表联系,客服代表则扮演了这个
"
外观
"
,他包含了与订货部、收银部和送货部的接口。
2
使用电话订货例子的外观模式对象图
Facade模式解说
我们平时的开发中其实已经不知不觉的在用
Façade
模式,现在来考虑这样一个抵押系统,当有一个客户来时,有如下几件事情需要确认:到银行子系统查询他是否有足够多的存款,到信用子系统查询他是否有良好的信用,到贷款子系统查询他有无贷款劣迹。只有这三个子系统都通过时才可进行抵押。我们先不考虑
Façade
模式,那么客户程序就要直接访问这些子系统,分别进行判断。类结构图下:
3
在这个程序中,我们首先要有一个顾客类,它是一个纯数据类,并无任何操作,示意代码:
 
None.gif
//
顾客类
None.gif
public
 
class
 Customer
ExpandedBlockStart.gif
{
InBlock.gif    
private string _name;
InBlock.gif
InBlock.gif    
public Customer(string name)
ExpandedSubBlockStart.gif    
{
InBlock.gif        
this._name = name;
ExpandedSubBlockEnd.gif    }
InBlock.gif
InBlock.gif    
public string Name
ExpandedSubBlockStart.gif    
{
ExpandedSubBlockStart.gif        
get return _name; }
ExpandedSubBlockEnd.gif    }
ExpandedBlockEnd.gif}
下面这三个类均是子系统类,示意代码:
None.gif
//
银行子系统
None.gif
public
 
class
 Bank
ExpandedBlockStart.gif
{
InBlock.gif    
public bool HasSufficientSavings(Customer c, int amount)
ExpandedSubBlockStart.gif    
{
InBlock.gif        Console.WriteLine(
"Check bank for " + c.Name);
InBlock.gif        
return true;
ExpandedSubBlockEnd.gif    }
ExpandedBlockEnd.gif}
None.gif
None.gif
//
信用子系统
None.gif
public
 
class
 Credit
ExpandedBlockStart.gif
{
InBlock.gif    
public bool HasGoodCredit(Customer c)
ExpandedSubBlockStart.gif    
{
InBlock.gif        Console.WriteLine(
"Check credit for " + c.Name);
InBlock.gif        
return true;
ExpandedSubBlockEnd.gif    }
ExpandedBlockEnd.gif}
None.gif
None.gif
//
贷款子系统
None.gif
public
 
class
 Loan
ExpandedBlockStart.gif
{
InBlock.gif    
public bool HasNoBadLoans(Customer c)
ExpandedSubBlockStart.gif    
{
InBlock.gif        Console.WriteLine(
"Check loans for " + c.Name);
InBlock.gif        
return true;
ExpandedSubBlockEnd.gif    }
ExpandedBlockEnd.gif}
来看客户程序的调用:
None.gif
//
客户程序
None.gif
public
 
class
 MainApp
ExpandedBlockStart.gif
{
InBlock.gif    
private const int _amount = 12000;
InBlock.gif
InBlock.gif    
public static void Main()
ExpandedSubBlockStart.gif    
{
InBlock.gif        Bank bank 
= new Bank();
InBlock.gif        Loan loan 
= new Loan();
InBlock.gif        Credit credit 
= new Credit();
InBlock.gif
InBlock.gif        Customer customer 
= new Customer("Ann McKinsey");
InBlock.gif
InBlock.gif        
bool eligible = true;
InBlock.gif
InBlock.gif        
if (!bank.HasSufficientSavings(customer, _amount))
ExpandedSubBlockStart.gif        
{
InBlock.gif            eligible 
= false;
ExpandedSubBlockEnd.gif        }
InBlock.gif        
else if (!loan.HasNoBadLoans(customer))
ExpandedSubBlockStart.gif        
{
InBlock.gif            eligible 
= false;
ExpandedSubBlockEnd.gif        }
InBlock.gif        
else if (!credit.HasGoodCredit(customer))
ExpandedSubBlockStart.gif        
{
InBlock.gif            eligible 
= false;
ExpandedSubBlockEnd.gif        }
InBlock.gif
InBlock.gif        Console.WriteLine(
"\n" + customer.Name + " has been " + (eligible ? "Approved" : "Rejected"));
InBlock.gif        Console.ReadLine();
ExpandedSubBlockEnd.gif    }
ExpandedBlockEnd.gif}
可以看到,在不用
Façade
模式的情况下,客户程序与三个子系统都发生了耦合,这种耦合使得客户程序依赖于子系统,当子系统变化时,客户程序也将面临很多变化的挑战。一个合情合理的设计就是为这些子系统创建一个统一的接口,这个接口简化了客户程序的判断操作。看一下引入
Façade
模式后的类结构图:
4
门面类
Mortage
的实现如下:
 
None.gif
//
外观类
None.gif
public
 
class
 Mortgage
ExpandedBlockStart.gif
{
InBlock.gif    
private Bank bank = new Bank();
InBlock.gif    
private Loan loan = new Loan();
InBlock.gif    
private Credit credit = new Credit();
InBlock.gif
InBlock.gif    
public bool IsEligible(Customer cust, int amount)
ExpandedSubBlockStart.gif    
{
InBlock.gif        Console.WriteLine(
"{0} applies for {1:C} loan\n",
InBlock.gif          cust.Name, amount);
InBlock.gif
InBlock.gif        
bool eligible = true;
InBlock.gif
InBlock.gif        
if (!bank.HasSufficientSavings(cust, amount))
ExpandedSubBlockStart.gif        
{
InBlock.gif            eligible 
= false;
ExpandedSubBlockEnd.gif        }
InBlock.gif        
else if (!loan.HasNoBadLoans(cust))
ExpandedSubBlockStart.gif        
{
InBlock.gif            eligible 
= false;
ExpandedSubBlockEnd.gif        }
InBlock.gif        
else if (!credit.HasGoodCredit(cust))
ExpandedSubBlockStart.gif        
{
InBlock.gif            eligible 
= false;
ExpandedSubBlockEnd.gif        }
InBlock.gif
InBlock.gif        
return eligible;
ExpandedSubBlockEnd.gif    }
ExpandedBlockEnd.gif}
顾客类和子系统类的实现仍然如下:
 
None.gif
//
银行子系统
None.gif
public
 
class
 Bank
ExpandedBlockStart.gif
{
InBlock.gif    
public bool HasSufficientSavings(Customer c, int amount)
ExpandedSubBlockStart.gif    
{
InBlock.gif        Console.WriteLine(
"Check bank for " + c.Name);
InBlock.gif        
return true;
ExpandedSubBlockEnd.gif    }
ExpandedBlockEnd.gif}
None.gif
None.gif
//
信用证子系统
None.gif
public
 
class
 Credit
ExpandedBlockStart.gif
{
InBlock.gif    
public bool HasGoodCredit(Customer c)
ExpandedSubBlockStart.gif    
{
InBlock.gif        Console.WriteLine(
"Check credit for " + c.Name);
InBlock.gif        
return true;
ExpandedSubBlockEnd.gif    }
ExpandedBlockEnd.gif}
None.gif
None.gif
//
贷款子系统
None.gif
public
 
class
 Loan
ExpandedBlockStart.gif
{
InBlock.gif    
public bool HasNoBadLoans(Customer c)
ExpandedSubBlockStart.gif    
{
InBlock.gif        Console.WriteLine(
"Check loans for " + c.Name);
InBlock.gif        
return true;
ExpandedSubBlockEnd.gif    }
ExpandedBlockEnd.gif}
None.gif
None.gif
//
顾客类
None.gif
public
 
class
 Customer
ExpandedBlockStart.gif
{
InBlock.gif    
private string name;
InBlock.gif
InBlock.gif    
public Customer(string name)
ExpandedSubBlockStart.gif    
{
InBlock.gif        
this.name = name;
ExpandedSubBlockEnd.gif    }
InBlock.gif
InBlock.gif    
public string Name
ExpandedSubBlockStart.gif    
{
ExpandedSubBlockStart.gif        
get return name; }
ExpandedSubBlockEnd.gif    }
ExpandedBlockEnd.gif}
而此时客户程序的实现:
None.gif
//
客户程序类
None.gif
public
 
class
 MainApp
ExpandedBlockStart.gif
{
InBlock.gif    
public static void Main()
ExpandedSubBlockStart.gif    
{
InBlock.gif        
//外观
InBlock.gif
        Mortgage mortgage = new Mortgage();
InBlock.gif
InBlock.gif        Customer customer 
= new Customer("Ann McKinsey");
InBlock.gif        
bool eligable = mortgage.IsEligible(customer, 125000);
InBlock.gif
InBlock.gif        Console.WriteLine(
"\n" + customer.Name +
InBlock.gif            
" has been " + (eligable ? "Approved" : "Rejected")); 
InBlock.gif        Console.ReadLine();
ExpandedSubBlockEnd.gif    }
ExpandedBlockEnd.gif}
可以看到引入
Façade
模式后,客户程序只与
Mortgage
发生依赖,也就是
Mortgage
屏蔽了子系统之间的复杂的操作,达到了解耦内部子系统与客户程序之间的依赖。

.NET架构中的Façade模式
Façade
模式在实际开发中最多的运用当属开发
N
层架构的应用程序了,一个典型的
N
层结构如下:
5
在这个架构中,总共分为四个逻辑层,分别为:用户层
UI
,业务外观层
Business Façade
,业务规则层
Business Rule
,数据访问层
Data Access
。其中
Business Façade
层的职责如下:
l         
从“用户”层接收用户输入
l         
如果请求需要对数据进行只读访问,则可能使用“数据访问”层
l         
将请求传递到“业务规则”层
l         
将响应从“业务规则”层返回到“用户”层
l         
在对“业务规则”层的调用之间维护临时状态
对这一架构最好的体现就是
Duwamish
示例了。在该应用程序中,有部分操作只是简单的从数据库根据条件提取数据,不需要经过任何处理,而直接将数据显示到网页上,比如查询某类别的图书列表。而另外一些操作,比如计算定单中图书的总价并根据顾客的级别计算回扣等等,这部分往往有许多不同的功能的类,操作起来也比较复杂。如果采用传统的三层结构,这些商业逻辑一般是会放在中间层,那么对内部的这些大量种类繁多,使用方法也各异的不同的类的调用任务,就完全落到了表示层。这样势必会增加表示层的代码量,将表示层的任务复杂化,和表示层只负责接受用户的输入并返回结果的任务不太相称,并增加了层与层之间的耦合程度。于是就引入了一个
Façade
层,让这个
Facade
来负责管理系统内部类的调用,并为表示层提供了一个单一
而简单的接口。看一下Duwamish结构图:
6
从图中可以看到,UI
将请求发送给业务外观层,业务外观层对请求进行初步的处理,判断是否需要调用业务规则层,还是直接调用数据访问层获取数据。最后由数据访问层访问数据库并按
照来时的步骤返回结果到
UI
层,来看具体的代码实现。
在获取商品目录的时候,
Web UI
调用业务外观层:
 
None.gif
productSystem 
=
 
new
 ProductSystem();
None.gifcategorySet   
=
 productSystem.GetCategories(categoryID);
业务外观层直接调用了数据访问层:
None.gif
public
 CategoryData GetCategories(
int
 categoryId)
ExpandedBlockStart.gif
{
InBlock.gif    
//
InBlock.gif    
// Check preconditions
InBlock.gif    
//
InBlock.gif
    ApplicationAssert.CheckCondition(categoryId >= 0,"Invalid Category Id",ApplicationAssert.LineNumber);
InBlock.gif    
//
InBlock.gif    
// Retrieve the data
InBlock.gif    
//
InBlock.gif
    using (Categories accessCategories = new Categories())
ExpandedSubBlockStart.gif    
{
InBlock.gif        
return accessCategories.GetCategories(categoryId);
ExpandedSubBlockEnd.gif    }
InBlock.gif    
ExpandedBlockEnd.gif}
在添加订单时, UI调用业务外观层:
None.gif
public
 
void
 AddOrder()
ExpandedBlockStart.gif
{
InBlock.gif    ApplicationAssert.CheckCondition(cartOrderData 
!= null"Order requires data", ApplicationAssert.LineNumber);
InBlock.gif
InBlock.gif    
//Write trace log.
InBlock.gif
    ApplicationLog.WriteTrace("Duwamish7.Web.Cart.AddOrder:\r\nCustomerId: " +
InBlock.gif                                cartOrderData.Tables[OrderData.CUSTOMER_TABLE].Rows[
0][OrderData.PKID_FIELD].ToString());
InBlock.gif    cartOrderData 
= (new OrderSystem()).AddOrder(cartOrderData);
ExpandedBlockEnd.gif}
业务外观层调用业务规则层:
 
None.gif
public
 OrderData AddOrder(OrderData order)
ExpandedBlockStart.gif
{
InBlock.gif    
//
InBlock.gif    
// Check preconditions
InBlock.gif    
//
InBlock.gif
    ApplicationAssert.CheckCondition(order != null"Order is required", ApplicationAssert.LineNumber);
InBlock.gif    
InBlock.gif    (
new BusinessRules.Order()).InsertOrder(order);
InBlock.gif    
return order;
ExpandedBlockEnd.gif}
业务规则层进行复杂的逻辑处理后,再调用数据访问层:
None.gif
public
 
bool
 InsertOrder(OrderData order)
ExpandedBlockStart.gif
{    
InBlock.gif    
//
InBlock.gif    
// Assume it's good
InBlock.gif    
//
InBlock.gif
    bool isValid = true;
InBlock.gif    
//            
InBlock.gif    
// Validate order summary
InBlock.gif    
//
InBlock.gif
    DataRow summaryRow = order.Tables[OrderData.ORDER_SUMMARY_TABLE].Rows[0];
InBlock.gif    
InBlock.gif    summaryRow.ClearErrors();
InBlock.gif
InBlock.gif    
if (CalculateShipping(order) != (Decimal)(summaryRow[OrderData.SHIPPING_HANDLING_FIELD]))
ExpandedSubBlockStart.gif    
{
InBlock.gif        summaryRow.SetColumnError(OrderData.SHIPPING_HANDLING_FIELD, OrderData.INVALID_FIELD);
InBlock.gif        isValid 
= false;
ExpandedSubBlockEnd.gif    }
InBlock.gif
InBlock.gif    
if (CalculateTax(order) != (Decimal)(summaryRow[OrderData.TAX_FIELD]))
ExpandedSubBlockStart.gif    
{
InBlock.gif        summaryRow.SetColumnError(OrderData.TAX_FIELD, OrderData.INVALID_FIELD);
InBlock.gif        isValid 
= false;
ExpandedSubBlockEnd.gif    }
InBlock.gif    
//    
InBlock.gif    
// Validate shipping info
InBlock.gif    
//
InBlock.gif
    isValid &= IsValidField(order, OrderData.SHIPPING_ADDRESS_TABLE, OrderData.SHIP_TO_NAME_FIELD, 40);
InBlock.gif    
//
InBlock.gif    
// Validate payment info 
InBlock.gif    
//
InBlock.gif
    DataRow paymentRow = order.Tables[OrderData.PAYMENT_TABLE].Rows[0];
InBlock.gif    
InBlock.gif    paymentRow.ClearErrors();
InBlock.gif    
InBlock.gif    isValid 
&= IsValidField(paymentRow, OrderData.CREDIT_CARD_TYPE_FIELD, 40);
InBlock.gif    isValid 
&= IsValidField(paymentRow, OrderData.CREDIT_CARD_NUMBER_FIELD,  32);
InBlock.gif    isValid 
&= IsValidField(paymentRow, OrderData.EXPIRATION_DATE_FIELD, 30);
InBlock.gif    isValid 
&= IsValidField(paymentRow, OrderData.NAME_ON_CARD_FIELD, 40);
InBlock.gif    isValid 
&= IsValidField(paymentRow, OrderData.BILLING_ADDRESS_FIELD, 255);
InBlock.gif    
//
InBlock.gif    
// Validate the order items and recalculate the subtotal
InBlock.gif    
//
InBlock.gif
    DataRowCollection itemRows = order.Tables[OrderData.ORDER_ITEMS_TABLE].Rows;
InBlock.gif    
InBlock.gif    Decimal subTotal 
= 0;
InBlock.gif    
InBlock.gif    
foreach (DataRow itemRow in itemRows)
ExpandedSubBlockStart.gif    
{
InBlock.gif        itemRow.ClearErrors();
InBlock.gif        
InBlock.gif        subTotal 
+= (Decimal)(itemRow[OrderData.EXTENDED_FIELD]);
InBlock.gif        
InBlock.gif        
if ((Decimal)(itemRow[OrderData.PRICE_FIELD]) <= 0)
ExpandedSubBlockStart.gif        
{
InBlock.gif            itemRow.SetColumnError(OrderData.PRICE_FIELD, OrderData.INVALID_FIELD);
InBlock.gif            isValid 
= false;
ExpandedSubBlockEnd.gif        }
InBlock.gif
InBlock.gif        
if ((short)(itemRow[OrderData.QUANTITY_FIELD]) <= 0)
ExpandedSubBlockStart.gif        
{
InBlock.gif            itemRow.SetColumnError(OrderData.QUANTITY_FIELD, OrderData.INVALID_FIELD);
InBlock.gif            isValid 
= false;
ExpandedSubBlockEnd.gif        }
ExpandedSubBlockEnd.gif    }
InBlock.gif    
//
InBlock.gif    
// Verify the subtotal
InBlock.gif    
//
InBlock.gif
    if (subTotal != (Decimal)(summaryRow[OrderData.SUB_TOTAL_FIELD]))
ExpandedSubBlockStart.gif    
{
InBlock.gif        summaryRow.SetColumnError(OrderData.SUB_TOTAL_FIELD, OrderData.INVALID_FIELD);
InBlock.gif        isValid 
= false;
ExpandedSubBlockEnd.gif    }
InBlock.gif
InBlock.gif    
if ( isValid )
ExpandedSubBlockStart.gif    
{
InBlock.gif        
using (DataAccess.Orders ordersDataAccess = new DataAccess.Orders())
ExpandedSubBlockStart.gif        
{
InBlock.gif            
return (ordersDataAccess.InsertOrderDetail(order)) > 0;
ExpandedSubBlockEnd.gif        }
ExpandedSubBlockEnd.gif    }
InBlock.gif    
else
InBlock.gif        
return false;
ExpandedBlockEnd.gif}
[MSDN]
效果及实现要点
1
Façade
模式对客户屏蔽了子系统组件,因而减少了客户处理的对象的数目并使得子系统使用起来更加方便。
2
Façade
模式实现了子系统与客户之间的松耦合关系,而子系统内部的功能组件往往是紧耦合的。松耦合关系使得子系统的组件变化不会影响到它的客户。
3
.如果应用需要,它并不限制它们使用子系统类。因此你可以在系统易用性与通用性之间选择。

适用性
1
.为一个复杂子系统提供一个简单接口。
2
.提高子系统的独立性。
3
.在层次化结构中,可以使用
Facade
模式定义系统中每一层的入口。

总结
Façade
模式注重的是简化接口,它更多的时候是从架构的层次去看整个系统,而并非单个类的层次。

参考资料
Erich Gamma
等,《设计模式:可复用面向对象软件的基础》,机械工业出版社
Robert C.Martin
,《敏捷软件开发:原则、模式与实践》,清华大学出版社
阎宏,《
Java
与模式》,电子工业出版社
Alan Shalloway James R. Trott
,《
Design Patterns Explained
》,中国电力出版社
MSDN WebCast 
C#
面向对象设计模式纵横谈
(11)
Facade
外观模式
(
结构型模式
)
本文转自lihuijun51CTO博客,原文链接:
http://blog.51cto.com/terrylee/67760
 ,如需转载请自行联系原作者
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