设计模式之外观模式(Facade)摘录

Posted 2020-09-27 gccbuaa

23种GOF设计模式一般分为三大类：创建型模式、结构型模式、行为模式。

创建型模式抽象了实例化过程，它们帮助一个系统独立于怎样创建、组合和表示它的那些对象。一个类创建型模式使用继承改变被实例化的类，而一个对象创建型模式将实例化托付给还有一个对象。创建型模式有两个不断出现的主旋律。

第一，它们都将关于该系统使用哪些详细的类的信息封装起来。

第二，它们隐藏了这些类的实例是怎样被创建和放在一起的。整个系统关于这些对象所知道的是由抽象类所定义的接口。因此，创建型模式在什么被创建。谁创建它，它是怎样被创建的。以及何时创建这些方面给予了非常大的灵活性。它们同意用结构和功能区别非常大的“产品”对象配置一个系统。

配置能够是静态的(即在编译时指定)，也能够是动态的(在执行时)。

结构型模式涉及到怎样组合类和对象以获得更大的结构。结构型类模式採用继承机制来组合接口或实现。

结构型对象模式不是对接口和实现进行组合，而是描写叙述了怎样对一些对象进行组合。从而实现新功能的一些方法。由于能够在执行时刻改变对象组合关系，所以对象组合方式具有更大的灵活性。而这样的机制用静态类组合是不可能实现的。

行为模式涉及到算法和对象间职责的分配。

行为模式不仅描写叙述对象或类的模式，还描写叙述它们之间的通信模式。

这些模式刻画了在执行时难以跟踪的复杂的控制流。它们将用户的注意力从控制流转移到对象间的联系方式上来。行为类模式使用继承机制在类间分派行为。行为对象模式使用对象复合而不是继承。一些行为对象模式描写叙述了一组对等的对象怎样相互协作以完毕当中任一个对象都无法单独完毕的任务。

创建型模式包含：1、FactoryMethod(工厂方法模式)；2、Abstract Factory(抽象工厂模式)；3、Singleton(单例模式)；4、Builder(建造者模式、生成器模式)；5、Prototype(原型模式).

结构型模式包含：6、Bridge(桥接模式)。7、Adapter(适配器模式)；8、Decorator(装饰模式)；9、Composite(组合模式)；10、Flyweight(享元模式)；11、Facade(外观模式)；12、Proxy(代理模式).

行为模式包含：13、TemplateMethod(模板方法模式)；14、Strategy(策略模式)。15、State(状态模式)；16、Observer(观察者模式)。17、Memento(备忘录模式)；18、Mediator(中介者模式)；19、Command(命令模式)。20、Visitor(訪问者模式)；21、Chain of Responsibility(责任链模式)。22、Iterator(迭代器模式)；23、Interpreter(解释器模式).

Factory Method：定义一个用于创建对象的接口，让子类决定将哪一个类实例化。

Factory Method使一个类的实例化延迟到其子类。

Abstract Factory：提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定他们详细的类。

Singleton：保证一个类仅有一个实例，并提供一个訪问它的全局訪问点。

Builder：将一个复杂对象的构建与它的表示分离，使得相同的构建过程能够创建不同的表示。

Prototype：用原型实例指定创建对象的种类，而且通过拷贝这个原型来创建新的对象。

Bridge：将抽象部分与它的实现部分分离。使它们都能够独立地变化。

Adapter：将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口。Adapter模式使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些类能够一起工作。

Decorator：动态地给一个对象加入一些额外的职责。就扩展功能而言， Decorator模式比生成子类方式更为灵活。

Composite：将对象组合成树形结构以表示“部分-总体”的层次结构。Composite使得客户对单个对象和复合对象的使用具有一致性。

Flyweight：运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。

Facade：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easy使用。

Proxy：为其它对象提供一个代理以控制对这个对象的訪问。

Template Method：定义一个操作中的算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中。Template Method使得子类能够不改变一个算法的结构就可以重定义该算法的某些特定步骤。

Strategy：定义一系列的算法,把它们一个个封装起来, 而且使它们可相互替换。

本模式使得算法的变化可独立于使用它的客户。

State：同意一个对象在其内部状态改变时改变它的行为。对象看起来似乎改动了它所属的类。

Observer：定义对象间的一种一对多的依赖关系,以便当一个对象的状态发生改变时,全部依赖于它的对象都得到通知并自己主动刷新。

Memento：在不破坏封装性的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态。这样以后就可将该对象恢复到保存的状态。

Mediator：用一个中介对象来封装一系列的对象交互。中介者使各对象不须要显式地相互引用，从而使其耦合松散。而且能够独立地改变它们之间的交互。

Command：将一个请求封装为一个对象，从而使你可用不同的请求对客户进行參数化；对请求排队或记录请求日志，以及支持可取消的操作。

Visitor：表示一个作用于某对象结构中的各元素的操作。它使你能够在不改变各元素的类的前提下定义作用于这些元素的新操作。

Chain of Responsibility：为解除请求的发送者和接收者之间耦合，而使多个对象都有机会处理这个请求。将这些对象连成一条链，并沿着这条链传递该请求。直到有一个对象处理它。

Iterator：提供一种方法顺序訪问一个聚合对象中各个元素, 而又不需暴露该对象的内部表示。

Interpreter：给定一个语言, 定义它的文法的一种表示。并定义一个解释器, 该解释器使用该表示来解释语言中的句子。

         Facade：(1)、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easy使用。

         (2)、动机：将一个系统划分成为若干个子系统有利于减少系统的复杂性。一个常见的设计目标是使子系统间的通信和相互依赖关系达到最小。达到该目标的途径之中的一个是就是引入一个外观(facade)对象。它为子系统中较一般的设施提供了一个单一而简单的界面。

         (3)、适用性：在遇到下面情况适用Facade模式：A、当你要为一个复杂子系统提供一个简单接口时。

子系统往往由于不断演化而变得越来越复杂。大多数模式使用时都会产生很多其它更小的类。这使得子系统更具可重用性，也更easy对子系统进行定制，但这也给那些不须要定制子系统的用户带来一些使用上的困难。Facade能够提供一个简单的缺省视图，这一视图对大多数用户来说已经足够。而那些须要很多其它的可定制性的用户能够越过facade层。B、客户程序与抽象类的实现部分之间存在着非常大的依赖性。引入Facade将这个子系统与客户以及其它的子系统分离，能够提高子系统的独立性和可移植性。C、当你须要构建一个层次结构的子系统时。使用facade模式定义子系统中每层的入口点。

假设子系统之间是相互依赖的，你能够让它们仅通过facade进行通讯，从而简化了它们之间的依赖关系。

         (4)、长处：A、它对客户屏蔽子系统组件。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。

B、它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。Facade模式有助于建立层次结构系统。也有助于对对象之间的依赖关系分层。Facade模式能够消除复杂的循环依赖关系。

这一点在客户程序与子系统是分别实现的时候尤为重要。

在大型软件系统中减少编译依赖性至关重要。在子系统类改变时，希望尽量减少重编译工作以节省时间。用Facade能够减少编译依赖性，限制重要系统中较小的变化所需的重编译工作。Facade模式相同也有利于简化系统在不同平台之间的移植过程，由于编译一个子系统一般不须要编译全部其它的子系统。C、假设应用须要。它并不限制它们使用子系统类。因此你能够在系统易用性和通用性之间加以选择。

         (5)、注意事项：A、减少客户----子系统之间的耦合度：用抽象类实现Facade而它的详细子类相应于不同的子系统实现，这能够进一步减少客户与子系统的耦合度。这样。客户就能够通过抽象的Facade类接口与子系统通讯。这样的抽象耦合关系使得客户不知道它使用的是子系统的哪一个实现。

除生成子类的方法以外，还有一种方法是用不同的子系统对象配置Facade对象。为定制facade,仅需对它的子系统对象(一个或多个)进行替换就可以。B、公共子系统类与私有子系统类：一个子系统与一个类的类似之处是，它们都有接口而且它们都封装了一些东西----类封装了状态和操作，而子系统封装了一些类。

考虑一个类的公共和私有接口是故意的，我们也能够考虑子系统的公共和私有接口。子系统的公共接口包含全部的客户程序能够訪问的类；私有接口仅用于对子系统进行扩充。

当然。Facade类是公共接口的一部分，但它不是唯一的部分，子系统的其它部分通常也是公共的。私有化子系统类确实实用。可是非常少有面向对象的编程语言支持这一点。

         (6)、相关模式：AbstractFactory模式能够与Facade模式一起使用以提供一个接口。这一接口可用来以一种子系统独立的方式创建子系统对象。Abstract Factory也能够取代Facade模式隐藏那些与平台相关的类。Mediator模式与Facade模式的类似之处是，它抽象了一些已有的类的功能。然而。Mediator的目的是对同事之间的随意通讯进行抽象，通常集中不属于不论什么单个对象的功能。

Mediator的同事对象知道中介者并与它通信。而不是直接与其它同类对象通信。相对而言，Facade模式仅对子系统对象的接口进行抽象。从而使它们更easy使用；它并不定义新功能，子系统也不知道Facade的存在。通常来讲。仅须要一个Facade对象，因此Facade对象通常属于Singleton模式。

         为子系统的一组接口提供一个一致的界面。

使用户使用起来更加方便。

         Facade模式在高层提供了一个统一的接口，解耦了系统。设计模式中还有还有一种模式Mediator也和Facade有类似的地方。

可是Mediator主要目的是对象间的訪问的解耦(通讯时候的协议)。

演示样例代码1：

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class SubSysOne
{
public:
	void MethodOne()
	{
		cout<<"方法一"<<endl;
	}
};

class SubSysTwo
{
public:
	void MethodTwo()
	{
		cout<<"方法二"<<endl;
	}
};

class SubSysThree
{
public:
	void MethodThree()
	{
		cout<<"方法三"<<endl;
	}
};

//外观类
class Facade
{
private:
	SubSysOne* sub1;
	SubSysTwo* sub2;
	SubSysThree* sub3;
public:
	Facade()
	{
		sub1 = new SubSysOne();
		sub2 = new SubSysTwo();
		sub3 = new SubSysThree();
	}

	~Facade()
	{
		delete sub1;
		delete sub2;
		delete sub3;
	}

	void FacadeMethod()
	{
		sub1->MethodOne();
		sub2->MethodTwo();
		sub3->MethodThree();
	}
};

//client
int main()
{
	Facade* test = new Facade();
	test->FacadeMethod();

	/*result
		方法一
		方法二
		方法三
	*/

	return 0;
}

演示样例代码2：

Facade.h:

#ifndef _FACADE_H_
#define _FACADE_H_

class Subsystem1
{
public:
	Subsystem1();
	~Subsystem1();
	void Operation();
protected:
private:
};

class Subsystem2
{
public:
	Subsystem2();
	~Subsystem2();
	void Operation();
protected:
private:
};

class Facade
{
public:
	Facade();
	~Facade();
	void OperationWrapper();
protected:
private:
	Subsystem1* _subs1;
	Subsystem2* _subs2;
};

#endif //~_FACADE_H_

Facade.cpp:

#include "Facade.h"
#include <iostream>

using namespace std;

Subsystem1::Subsystem1()
{

}

Subsystem1::~Subsystem1()
{

}

void Subsystem1::Operation()
{
	cout<<"Subsystem1 operation ..."<<endl;
}

Subsystem2::Subsystem2()
{

}

Subsystem2::~Subsystem2()
{

}

void Subsystem2::Operation()
{
	cout<<"Subsystem2 operation ..."<<endl;
}

Facade::Facade()
{
	this->_subs1 = new Subsystem1();
	this->_subs2 = new Subsystem2();
}

Facade::~Facade()
{
	delete _subs1;
	delete _subs2;
}

void Facade::OperationWrapper()
{
	this->_subs1->Operation();
	this->_subs2->Operation();
}

main.cpp:

#include "Facade.h"
#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
	Facade* f = new Facade();
	f->OperationWrapper();

	/*result
		Subsystem1 operation ...
		Subsystem2 operation ...
	*/

	return 0;
}

外观模式结构图：

參考文献：

1、《大话设计模式C++》

2、《设计模式精解----GoF23种设计模式解析》

3、《设计模式----可复用面向对象软件的基础