《Java設計模式》之外觀模式
在真實的應用系統中,一個子系統可能由很多類組成。子系統的客戶為了它們的需要,需要和子系統中的一些類進行互動。客戶和子系統的類進行直接的互動會導致客戶端物件和子系統(Figure1)之間高度耦合。任何的類似於對子系統中類的介面的修改,會對依賴於它的所有的客戶類造成影響。
Figure1: Client Interaction with Subsystem Classes before Applying the Facade Pattern |
外觀模式(Facade pattern)很適用於在上述情況。外觀模式(Facade pattern)為子系統提供了一個更高層次、更簡單的介面,從而降低了子系統的複雜度和依賴。這使得子系統更易於使用和管理。
外觀是一個能為子系統和客戶提供簡單介面的類。當正確的應用外觀,客戶不再直接和子系統中的類互動,而是與外觀互動。外觀承擔與子系統中類互動的責任。實際上,外觀是子系統與客戶的介面,這樣外觀模式降低了子系統和客戶的耦合度(Figure2).
Figure2: Client Interaction with Subsystem Classes after Applying the Facade Pattern |
從Figure2中我們可以看到:外觀物件隔離了客戶和子系統物件,從而降低了耦合度。當子系統中的類進行改變時,客戶端不會像以前一樣受到影響。
儘管客戶使用由外觀提供的簡單介面,但是當需要的時候,客戶端還是可以視外觀不存在,直接訪問子系統中的底層次的介面。這種情況下,它們之間的依賴/耦合度和原來一樣。
例子:
讓我們建立一個應用:
(1) 接受客戶的詳細資料(賬戶、地址和信用卡資訊)
(2) 驗證輸入的資訊
(3) 儲存輸入的資訊到相應的檔案中。
這個應用有三個類:Account、Address和CreditCard。每一個類都有自己的驗證和儲存資料的方法。
Listing1: AccountClass
public class Account { String firstName; String lastName; final String ACCOUNT_DATA_FILE = "AccountData.txt"; public Account(String fname, String lname) { firstName = fname; lastName = lname; } public boolean isValid() { /* Let's go with simpler validation here to keep the example simpler. */ … … } public boolean save() { FileUtil futil = new FileUtil(); String dataLine = getLastName() + ”," + getFirstName(); return futil.writeToFile(ACCOUNT_DATA_FILE, dataLine,true, true); } public String getFirstName() { return firstName; } public String getLastName() { return lastName; } } |
Listing2: Address Class
public class Address { String address; String city; String state; final String ADDRESS_DATA_FILE = "Address.txt"; public Address(String add, String cty, String st) { address = add; city = cty; state = st; } public boolean isValid() { /* The address validation algorithm could be complex in real-world applications. Let's go with simpler validation here to keep the example simpler. */ if (getState().trim().length() < 2) return false; return true; } public boolean save() { FileUtil futil = new FileUtil(); String dataLine = getAddress() + ”," + getCity() + ”," + getState(); return futil.writeToFile(ADDRESS_DATA_FILE, dataLine,true, true); } public String getAddress() { return address; } public String getCity() { return city; } public String getState() { return state; } } |
Listing3: CreditCard Class
public class CreditCard { String cardType; String cardNumber; String cardExpDate; final String CC_DATA_FILE = "CC.txt"; public CreditCard(String ccType, String ccNumber, String ccExpDate) { cardType = ccType; cardNumber = ccNumber; cardExpDate = ccExpDate; } public boolean isValid() { /* Let's go with simpler validation here to keep the example simpler. */ if (getCardType().equals(AccountManager.VISA)) { return (getCardNumber().trim().length() == 16); } if (getCardType().equals(AccountManager.DISCOVER)) { return (getCardNumber().trim().length() == 15); } if (getCardType().equals(AccountManager.MASTER)) { return (getCardNumber().trim().length() == 16); } return false; } public boolean save() { FileUtil futil = new FileUtil(); String dataLine = getCardType() + ,”" + getCardNumber() + ”," + getCardExpDate(); return futil.writeToFile(CC_DATA_FILE, dataLine, true, true); } public String getCardType() { return cardType; } public String getCardNumber() { return cardNumber; } public String getCardExpDate() { return cardExpDate; } } |
Figure3: Subsystem Classes to Provide the Necessary Functionality to Validate and Save the Customer Data |
讓我們建立一個客戶AccountManager,它提供使用者輸入資料的使用者介面。
Listing4: Client AccountManager Class
public class AccountManager extends JFrame { public static final String newline = "\n"; public static final String VALIDATE_SAVE = "Validate & Save"; … … public AccountManager() { super(" Facade Pattern - Example "); cmbCardType = new JComboBox(); cmbCardType.addItem(AccountManager.VISA); cmbCardType.addItem(AccountManager.MASTER); cmbCardType.addItem(AccountManager.DISCOVER); … … //Create buttons JButton validateSaveButton = new JButton(AccountManager.VALIDATE_SAVE); … … } public String getFirstName() { return txtFirstName.getText(); } … … }//End of class AccountManager |
當客戶AccountManage執行的時候,展示的使用者介面如下:
Figure4: User Interface to Enter the Customer Data |
為了驗證和儲存輸入的資料,客戶AccountManager需要:
(1) 建立Account、Address和CreditCard物件。
(2) 用這些物件驗證輸入的資料
(3) 用這些物件儲存輸入的資料。
下面是物件間的互動順序圖:
Figure5: How a Client Would Normally Interact (Directly) with Subsystem Classes to Validate and Save the Customer Data |
在這個例子中應用外觀模式是一個很好的設計,它可以降低客戶和子系統元件(Address、Account和CreditCard)之間的耦合度。應用外觀模式,讓我們定義一個外觀類CustomerFacade (Figure6 and Listing5)。它為由客戶資料處理類(Address、Account和CreditCard)所組成的子系統提供一個高層次的、簡單的介面。
CustomerFacade address:String city:String state:String cardType:String cardNumber:String cardExpDate:String fname:String lname:String setAddress(inAddress:String) setCity(inCity:String) setState(inState:String) setCardType(inCardType:String) setCardNumber(inCardNumber:String) setCardExpDate(inCardExpDate:String) setFName(inFName:String) setLName(inLName:String) saveCustomerData() |
Figure6: Facade Class to Be Used by the Client in the Revised Design |
Listing5: CustomerFacade Class
public class CustomerFacade { private String address; private String city; private String state; private String cardType; private String cardNumber; private String cardExpDate; private String fname; private String lname; public void setAddress(String inAddress) { address = inAddress; } public void setCity(String inCity) { city = inCity; } public void setState(String inState) { state = inState; } public void setFName(String inFName) { fname = inFName; } public void setLName(String inLName) { lname = inLName; } public void setCardType(String inCardType) { cardType = inCardType; } public void setCardNumber(String inCardNumber) { cardNumber = inCardNumber; } public void setCardExpDate(String inCardExpDate) { cardExpDate = inCardExpDate; } public boolean saveCustomerData() { Address objAddress; Account objAccount; CreditCard objCreditCard; /* client is transparent from the following set of subsystem related operations. */ boolean validData = true; String errorMessage = ""; objAccount = new Account(fname, lname); if (objAccount.isValid() == false) { validData = false; errorMessage = "Invalid FirstName/LastName"; } objAddress = new Address(address, city, state); if (objAddress.isValid() == false) { validData = false; errorMessage = "Invalid Address/City/State"; } objCreditCard = new CreditCard(cardType, cardNumber, cardExpDate); if (objCreditCard.isValid() == false) { validData = false; errorMessage = "Invalid CreditCard Info"; } if (!validData) { System.out.println(errorMessage); return false; } if (objAddress.save() && objAccount.save() && objCreditCard.save()) { return true; } else { return false; } } } |
CustomerFacade類以saveCustomData方法的形式提供了業務層次上的服務。客戶AccountManager不是直接和子系統的每一個元件互動,而是使用了由CustomFacade物件提供的驗證和儲存客戶資料的更高層次、更簡單的介面(Figure7).
Figure7: Class Association with the Fa?ade Class in Place 。 |
在新的設計中,為了驗證和儲存客戶資料,客戶需要:
(1) 建立或獲得外觀物件CustomFacade的一個例項。
(2) 傳遞資料給CustomFacade例項進行驗證和儲存。
(3) 呼叫CustomFacade例項上的saveCustomData方法。
CustomFacade處理建立子系統中必要的物件並且呼叫這些物件上相應的驗證、儲存客戶資料的方法這些細節問題。客戶不再需要直接訪問任何的子系統中的物件。
Figure8展示了新的設計的訊息流圖:
Figure 22.8: In the Revised Design, Clients Interact with the Fa?ade Instance to Interface with the Subsystem |
重要提示:
下面是應用外觀模式的注意事項:
(1) 在設計外觀時,不需要增加額外的功能。
(2) 不要從外觀方法中返回子系統中的元件給客戶。例如:有一個下面的方法:
CreditCard getCreditCard()
會報漏子系統的細節給客戶。應用就不能從應用外觀模式中取得最大的好處。
(3)應用外觀的目的是提供一個高層次的介面。因此,外觀方法最適合提供特定的高層次的業務服務,而不是進行底層次的單獨的業務執行。
以上是一個比較全面的例子,另外,為了加深理解我們繼續學習下面的內容。
相關角色:
1.外觀(Facade)角色:客戶端可以呼叫這個角色的方法。此角色知曉相關的子系統的功能和責任。
2.子系統角色:可以同時有一個或者多個子系統。每一個子系統都不是一個單獨的類,而是一個類的集合。每一個子系統都可以被客戶端直接呼叫,或者被外觀角色呼叫。
適用情況:
1.為複雜的子系統提供一個簡單的介面;
2.客戶程式與抽象類的實現部分之間存在著很大的依賴性;
3.構建一個層次結構的子系統時,適用外觀模式定義子系統中每層的入口點。
外觀模式的簡單實現:
程式碼:
Camara.java
package facade;
public class Camara {
public void turnOn()
{
System.out.println("開啟攝像頭!");
}
public void turnOff()
{
System.out.println("關閉攝像頭!");
}
}
Light.java
package facade;
public class Light {
public void turnOn()
{
System.out.println("開燈!");
}
public void turnOff()
{
System.out.println("關燈!");
}
}
Sensor.java
package facade;
public class Sensor {
public void activate()
{
System.out.println("開啟感應器!");
}
public void deactivate()
{
System.out.println("關閉感應器!");
}
}
MyFacade.java
package facade;
public class MyFacade {
private static Camara c1, c2;
private static Light l1, l2, l3;
private static Sensor s;
static
{
c1 = new Camara();
c2 = new Camara();
l1 = new Light();
l2 = new Light();
l3 = new Light();
s = new Sensor();
}
public static void activate()
{
c1.turnOn();
c2.turnOn();
l1.turnOn();
l2.turnOn();
l3.turnOn();
s.activate();
}
public static void deactivate()
{
c1.turnOff();
c2.turnOff();
l1.turnOff();
l2.turnOff();
l3.turnOff();
s.deactivate();
}
}
ClientTest.java
package facade;
public class ClientTest {
/**
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
//開啟
MyFacade.activate();
//關閉
MyFacade.deactivate();
}
}
實際應用中,我們在對付一些老舊的code(尤其是將C的程式碼轉成C++程式碼)或者即便不是老舊code,但涉及多個子系統時,除了重寫全部程式碼
(對於老舊code而言),我們還可能採用這樣一種策略:重新進行類的設計,將原來分散在原始碼中的類/結構及方法重新組合,形成新的、統一的介面,
供上層應用使用。
這在某種意義上與Adapter及Proxy有類似之處,但是,Proxy(代理)注重在為Client-Subject提供一個訪問的中間層,如CORBA可為應
用程式提供透明訪問支援,使應用程式無需去考慮平臺及網路造成的差異及其它諸多技術細節;Adapter(介面卡)注重對介面的轉換與調整;而
Facade所面對的往往是多個類或其它程式單元,通過重新組合各類及程式單元,對外提供統一的介面/介面。
Facade模式應用
在遇到以下情況使用Facade模式:
1、當你要為一個複雜子系統提供一個簡單介面時。子系統往往因為不斷演化而變得越來越複雜。大多數模式使用時都會產生更多更小的類。這使得子系
統更具可重用性,也更容易對子系統進行定製,但這也給那些不需要定製子系統的使用者帶來一些使用上的困難。
Facade可以提供一個簡單的預設檢視,這一檢視對大多數使用者來說已經足夠,而那些需要更多的可定製性的使用者可以越過Facade層。
2、客戶程式與抽象類的實現部分之間存在著很大的依賴性。引入Facade將這個子系統與客戶以及其他的子系統分離,可以提高子系統的獨立性和可移
植性。
3、當你需要構建一個層次結構的子系統時,使用Facade模式定義子系統中每層的入口點,如果子系統之間是相互依賴的,你可以讓它們僅通過Facade
進行通訊,從而簡化了它們之間的依賴關係。
Facade模式優缺點
Facade模式有下面一些優點:
1、它對客戶遮蔽子系統元件,因而減少了客戶處理的物件的數目並使得子系統使用起來更加方便。
2、它實現了子系統與客戶之間的鬆耦合關係,而子系統內部的功能元件往往是緊耦合的。
鬆耦合關係使得子系統的元件變化不會影響到它的客戶。Facade模式有助於建立層次結構系統,也有助於對物件之間的依賴關係分層。Facade模式可以
消除複雜的迴圈依賴關係。這一點在客戶程式與子系統是分別實現的時候尤為重要。
在大型軟體系統中降低編譯依賴性至關重要。在子系統類改變時,希望儘量減少重編譯工作以節省時間。用Facade可以降低編譯依賴性,限制重要系統中較
小的變化所需的重編譯工作。Facade模式同樣也有利於簡化系統在不同平臺之間的移植過程,因為編譯一個子系統一般不需要編譯所有其他的子系統。
3、如果應用需要,它並不限制它們使用子系統類。因此你可以在系統易用性和通用性之間加以選擇。
圖例項:
package design.facade;
/**
* 檔名稱:ServiceA.java
* 建立人:Fei Wong
* 建立時間: Jun 29, 2012
* 電子郵箱:[email protected]
* */
public interface ServiceA {
/**
* ServiceA 的A方法
* */
public void methodA() ;
}
package design.facade;
/**
* 檔名稱:ServiceAImpl.java
* 建立人:Fei Wong
* 建立時間: Jun 29, 2012
* 電子郵箱:[email protected]
* */
public class ServiceAImpl implements ServiceA {
/* (non-Javadoc)
* @see design.facade.ServiceA#methodA()
*/
@Override
public void methodA() {
System.out.println( "methodA--> is runing" );
}
}
package design.facade;
/**
* 檔名稱:ServiceB.java
* 建立人:Fei Wong
* 建立時間: Jun 29, 2012
* 電子郵箱:[email protected]
* */
public interface ServiceB {
/**
* ServiceB 的B方法
* */
public void methodB() ;
}
package design.facade;
/**
* 檔名稱:ServiceAImpl.java
* 建立人:Fei Wong
* 建立時間: Jun 29, 2012
* 電子郵箱:[email protected]
* */
public class ServiceBImpl implements ServiceB {
/* (non-Javadoc)
* @see design.facade.ServiceA#methodA()
*/
@Override
public void methodB() {
System.out.println( "methodB--> is runing" );
}
}
package design.facade;
/**
* 檔名稱:ServiceC.java
* 建立人:Fei Wong
* 建立時間: Jun 29, 2012
* 電子郵箱:[email protected]
* */
public interface ServiceC {
/**
* ServiceC 的C方法
* */
public void methodC() ;
}
package design.facade;
/**
* 檔名稱:ServiceAImpl.java
* 建立人:Fei Wong
* 建立時間: Jun 29, 2012
* 電子郵箱:[email protected]
* */
public class ServiceCImpl implements ServiceC {
/* (non-Javadoc)
* @see design.facade.ServiceA#methodA()
*/
@Override
public void methodC() {
System.out.println( "methodC--> is runing" );
}
}
package design.facade;
/**
* 檔名稱:Facade.java
* 建立人:Fei Wong
* 建立時間: Jun 29, 2012
* 電子郵箱:[email protected]
*
* 外觀模式 核心類
* */
public class Facade {
ServiceA sa;
ServiceB sb;
ServiceC sc;
public Facade() {
sa = new ServiceAImpl();
sb = new ServiceBImpl();
sc = new ServiceCImpl();
}
public void methodA() {
sa.methodA();
sb.methodB();
}
public void methodB() {
sb.methodB();
sc.methodC();
}
public void methodC() {
sc.methodC();
sa.methodA();
}
}
package design.facade;
/**
* 檔名稱:Client.java
* 建立人:Fei Wong
* 建立時間: Jun 29, 2012
* 電子郵箱:[email protected]
* */
public class Client {
/**
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
ServiceA sa = new ServiceAImpl();
ServiceB sb = new ServiceBImpl();
sa.methodA();
sb.methodB();
System.out.println("=====================");
Facade f = new Facade();
f.methodA();
f.methodB();
f.methodC() ;
}
}
本文借鑑文章:
http://dev.yesky.com/203/2175203.shtml
http://blog.csdn.net/hfmbook/article/details/7702642
http://liyf155.iteye.com/blog/1189789