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(第Ⅲ部分 結構型模式篇) 第11章 外觀模式（Fa?

系統 2650 0
——.NET設計模式系列之十二
Terrylee ， 2006 年 3 月
概述
在軟件開發系統中，客戶程序經常會與復雜系統的內部子系統之間產生耦合，而導致客戶程序隨著子系統的變化而變化。那么如何簡化客戶程序與子系統之間的交互接口？如何將復雜系統的內部子系統與客戶程序之間的依賴解耦？這就是要說的 Fa?ade 模式。

意圖
為子系統中的一組接口提供一個一致的界面， Facade 模式定義了一個高層接口，這個接口使得這一子系統更加容易使用。 [GOF 《設計模式》 ]

示意圖
門面模式沒有一個一般化的類圖描述，下面是一個示意性的對象圖：
圖 1 Fa?ade 模式示意性對象圖
生活中的例子
外觀模式為子系統中的接口定義了一個統一的更高層次的界面，以便于使用。當消費者按照目錄采購時，則體現了一個外觀模式。消費者撥打一個號碼與客服代表聯系，客服代表則扮演了這個 " 外觀 " ，他包含了與訂貨部、收銀部和送貨部的接口。
圖 2 使用電話訂貨例子的外觀模式對象圖
Facade 模式解說
我們平時的開發中其實已經不知不覺的在用 Fa?ade 模式，現在來考慮這樣一個抵押系統，當有一個客戶來時，有如下幾件事情需要確認：到銀行子系統查詢他是否有足夠多的存款，到信用子系統查詢他是否有良好的信用，到貸款子系統查詢他有無貸款劣跡。只有這三個子系統都通過時才可進行抵押。我們先不考慮 Fa?ade 模式，那么客戶程序就要直接訪問這些子系統，分別進行判斷。類結構圖下：
圖 3
在這個程序中，我們首先要有一個顧客類，它是一個純數據類，并無任何操作，示意代碼：

// 顧客類
public class Customer
{
private string _name;

public Customer( string name)
{
this ._name = name;
}

public string Name
{
get { return _name;}
}
}

下面這三個類均是子系統類，示意代碼：
// 銀行子系統
public class Bank
{
public bool HasSufficientSavings(Customerc, int amount)
{
Console.WriteLine( " Checkbankfor " + c.Name);
return true ;
}
}

// 信用子系統
public class Credit
{
public bool HasGoodCredit(Customerc)
{
Console.WriteLine( " Checkcreditfor " + c.Name);
return true ;
}
}

// 貸款子系統
public class Loan
{
public bool HasNoBadLoans(Customerc)
{
Console.WriteLine( " Checkloansfor " + c.Name);
return true ;
}
}

來看客戶程序的調用：

Fa?ade 模式的情況下，客戶程序與三個子系統都發生了耦合，這種耦合使得客戶程序依賴于子系統，當子系統變化時，客戶程序也將面臨很多變化的挑戰。一個合情合理的設計就是為這些子系統創建一個統一的接口，這個接口簡化了客戶程序的判斷操作。看一下引入 Fa?ade 模式后的類結構圖：
// 客戶程序
public class MainApp
{
private const int _amount = 12000 ;

public static void Main()
{
Bankbank = new Bank();
Loanloan = new Loan();
Creditcredit = new Credit();

Customercustomer = new Customer( " AnnMcKinsey " );

bool eligible = true ;

if ( ! bank.HasSufficientSavings(customer,_amount))
{
eligible = false ;
}
else if ( ! loan.HasNoBadLoans(customer))
{
eligible = false ;
}
else if ( ! credit.HasGoodCredit(customer))
{
eligible = false ;
}

Console.WriteLine( " /n " + customer.Name + " hasbeen " + (eligible ? " Approved " : " Rejected " ));
Console.ReadLine();
}
}

可以看到，在不用
圖 4
門面類 Mortage 的實現如下：
// 外觀類
public class Mortgage
{
private Bankbank = new Bank();
private Loanloan = new Loan();
private Creditcredit = new Credit();

public bool IsEligible(Customercust, int amount)
{
Console.WriteLine( " {0}appliesfor{1:C}loan/n " ,
cust.Name,amount);

bool eligible = true ;

if ( ! bank.HasSufficientSavings(cust,amount))
{
eligible = false ;
}
else if ( ! loan.HasNoBadLoans(cust))
{
eligible = false ;
}
else if ( ! credit.HasGoodCredit(cust))
{
eligible = false ;
}

return eligible;
}
}

顧客類和子系統類的實現仍然如下：
// 銀行子系統
public class Bank
{
public bool HasSufficientSavings(Customerc, int amount)
{
Console.WriteLine( " Checkbankfor " + c.Name);
return true ;
}
}

// 信用證子系統
public class Credit
{
public bool HasGoodCredit(Customerc)
{
Console.WriteLine( " Checkcreditfor " + c.Name);
return true ;
}
}

// 貸款子系統
public class Loan
{
public bool HasNoBadLoans(Customerc)
{
Console.WriteLine( " Checkloansfor " + c.Name);
return true ;
}
}

// 顧客類
public class Customer
{
private string name;

public Customer( string name)
{
this .name = name;
}

public string Name
{
get { return name;}
}
}

而此時客戶程序的實現：
Fa?ade 模式后，客戶程序只與 Mortgage 發生依賴，也就是 Mortgage 屏蔽了子系統之間的復雜的操作，達到了解耦內部子系統與客戶程序之間的依賴。

// 客戶程序類
public class MainApp
{
public static void Main()
{
// 外觀
Mortgagemortgage = new Mortgage();

Customercustomer = new Customer( " AnnMcKinsey " );
bool eligable = mortgage.IsEligible(customer, 125000 );

Console.WriteLine( " /n " + customer.Name +
" hasbeen " + (eligable ? " Approved " : " Rejected " ));
Console.ReadLine();
}
}

可以看到引入
.NET 架構中的 Fa?ade 模式
Fa?ade 模式在實際開發中最多的運用當屬開發 N 層架構的應用程序了，一個典型的 N 層結構如下：
圖 5
在這個架構中，總共分為四個邏輯層，分別為：用戶層 UI ，業務外觀層 Business Fa?ade ，業務規則層 Business Rule ，數據訪問層 Data Access 。其中 Business Fa?ade 層的職責如下：
l 從“用戶”層接收用戶輸入
l 如果請求需要對數據進行只讀訪問，則可能使用“數據訪問”層
l 將請求傳遞到“業務規則”層
l 將響應從“業務規則”層返回到“用戶”層
l 在對“業務規則”層的調用之間維護臨時狀態
對這一架構最好的體現就是 Duwamish 示例了。在該應用程序中，有部分操作只是簡單的從數據庫根據條件提取數據，不需要經過任何處理，而直接將數據顯示到網頁上，比如查詢某類別的圖書列表。而另外一些操作，比如計算定單中圖書的總價并根據顧客的級別計算回扣等等，這部分往往有許多不同的功能的類，操作起來也比較復雜。如果采用傳統的三層結構，這些商業邏輯一般是會放在中間層，那么對內部的這些大量種類繁多，使用方法也各異的不同的類的調用任務，就完全落到了表示層。這樣勢必會增加表示層的代碼量，將表示層的任務復雜化，和表示層只負責接受用戶的輸入并返回結果的任務不太相稱，并增加了層與層之間的耦合程度。于是就引入了一個 Fa?ade 層，讓這個 Facade 來負責管理系統內部類的調用，并為表示層提供了一個單一 而簡單的接口。看一下Duwamish結構圖：
圖6
從圖中可以看到，UI層 將請求發送給業務外觀層，業務外觀層對請求進行初步的處理，判斷是否需要調用業務規則層，還是直接調用數據訪問層獲取數據。最后由數據訪問層訪問數據庫并按 照來時的步驟返回結果到 UI 層，來看具體的代碼實現。
在獲取商品目錄的時候， Web UI 調用業務外觀層：

productSystem = new ProductSystem();
categorySet = productSystem.GetCategories(categoryID);

業務外觀層直接調用了數據訪問層：
public CategoryDataGetCategories( int categoryId)
{
//
// Checkpreconditions
//
ApplicationAssert.CheckCondition(categoryId >= 0 , " InvalidCategoryId " ,ApplicationAssert.LineNumber);
//
// Retrievethedata
//
using (CategoriesaccessCategories = new Categories())
{
return accessCategories.GetCategories(categoryId);
}

}

在添加訂單時，UI調用業務外觀層：

public void AddOrder()
{
ApplicationAssert.CheckCondition(cartOrderData != null , " Orderrequiresdata " ,ApplicationAssert.LineNumber);

// Writetracelog.
ApplicationLog.WriteTrace( " Duwamish7.Web.Cart.AddOrder:/r/nCustomerId: " +
cartOrderData.Tables[OrderData.CUSTOMER_TABLE].Rows[ 0 ][OrderData.PKID_FIELD].ToString());
cartOrderData = ( new OrderSystem()).AddOrder(cartOrderData);
}

業務外觀層調用業務規則層：
public OrderDataAddOrder(OrderDataorder)
{
//
// Checkpreconditions
//
ApplicationAssert.CheckCondition(order != null , " Orderisrequired " ,ApplicationAssert.LineNumber);

( new BusinessRules.Order()).InsertOrder(order);
return order;
}

業務規則層進行復雜的邏輯處理后，再調用數據訪問層：
public bool InsertOrder(OrderDataorder)
{
//
// Assumeit'sgood
//
bool isValid = true ;
//
// Validateordersummary
//
DataRowsummaryRow = order.Tables[OrderData.ORDER_SUMMARY_TABLE].Rows[ 0 ];

summaryRow.ClearErrors();

if (CalculateShipping(order) != (Decimal)(summaryRow[OrderData.SHIPPING_HANDLING_FIELD]))
{
summaryRow.SetColumnError(OrderData.SHIPPING_HANDLING_FIELD,OrderData.INVALID_FIELD);
isValid = false ;
}

if (CalculateTax(order) != (Decimal)(summaryRow[OrderData.TAX_FIELD]))
{
summaryRow.SetColumnError(OrderData.TAX_FIELD,OrderData.INVALID_FIELD);
isValid = false ;
}
//
// Validateshippinginfo
//
isValid &= IsValidField(order,OrderData.SHIPPING_ADDRESS_TABLE,OrderData.SHIP_TO_NAME_FIELD, 40 );
//
// Validatepaymentinfo
//
DataRowpaymentRow = order.Tables[OrderData.PAYMENT_TABLE].Rows[ 0 ];

paymentRow.ClearErrors();

isValid &= IsValidField(paymentRow,OrderData.CREDIT_CARD_TYPE_FIELD, 40 );
isValid &= IsValidField(paymentRow,OrderData.CREDIT_CARD_NUMBER_FIELD, 32 );
isValid &= IsValidField(paymentRow,OrderData.EXPIRATION_DATE_FIELD, 30 );
isValid &= IsValidField(paymentRow,OrderData.NAME_ON_CARD_FIELD, 40 );
isValid &= IsValidField(paymentRow,OrderData.BILLING_ADDRESS_FIELD, 255 );
//
// Validatetheorderitemsandrecalculatethesubtotal
//
DataRowCollectionitemRows = order.Tables[OrderData.ORDER_ITEMS_TABLE].Rows;

DecimalsubTotal = 0 ;

foreach (DataRowitemRow in itemRows)
{
itemRow.ClearErrors();

subTotal += (Decimal)(itemRow[OrderData.EXTENDED_FIELD]);

if ((Decimal)(itemRow[OrderData.PRICE_FIELD]) <= 0 )
{
itemRow.SetColumnError(OrderData.PRICE_FIELD,OrderData.INVALID_FIELD);
isValid = false ;
}

if (( short )(itemRow[OrderData.QUANTITY_FIELD]) <= 0 )
{
itemRow.SetColumnError(OrderData.QUANTITY_FIELD,OrderData.INVALID_FIELD);
isValid = false ;
}
}
//
// Verifythesubtotal
//
if (subTotal != (Decimal)(summaryRow[OrderData.SUB_TOTAL_FIELD]))
{
summaryRow.SetColumnError(OrderData.SUB_TOTAL_FIELD,OrderData.INVALID_FIELD);
isValid = false ;
}

if (isValid)
{
using (DataAccess.OrdersordersDataAccess = new DataAccess.Orders())
{
return (ordersDataAccess.InsertOrderDetail(order)) > 0 ;
}
}
else
return false ;
}
[MSDN]

效果及實現要點
1 ． Fa?ade 模式對客戶屏蔽了子系統組件，因而減少了客戶處理的對象的數目并使得子系統使用起來更加方便。
2 ． Fa?ade 模式實現了子系統與客戶之間的松耦合關系，而子系統內部的功能組件往往是緊耦合的。松耦合關系使得子系統的組件變化不會影響到它的客戶。
3 ．如果應用需要，它并不限制它們使用子系統類。因此你可以在系統易用性與通用性之間選擇。

適用性
1 ．為一個復雜子系統提供一個簡單接口。
2 ．提高子系統的獨立性。
3 ．在層次化結構中，可以使用 Facade 模式定義系統中每一層的入口。

總結
Fa?ade 模式注重的是簡化接口，它更多的時候是從架構的層次去看整個系統，而并非單個類的層次。

參考資料
Erich Gamma 等，《設計模式：可復用面向對象軟件的基礎》，機械工業出版社
Robert C.Martin ，《敏捷軟件開發：原則、模式與實踐》，清華大學出版社
閻宏，《 Java 與模式》，電子工業出版社
Alan Shalloway James R. Trott ，《 Design Patterns Explained 》，中國電力出版社
MSDN WebCast 《 C# 面向對象設計模式縱橫談 (11) ： Facade 外觀模式 ( 結構型模式 ) 》

(第Ⅲ部分 結構型模式篇) 第11章 外觀模式（Fa?ade Pattern）


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