设计模式——外观模式

设计模式——外观模式
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外观模式(Facade Pattern):隐藏系统的复杂性,并向客户端提供了一个可以访问系统的接口。这种类型的设计属于结构型模式,它向现有的系统添加一个接口,来隐藏系统的复杂性。这种模式涉及到一个单一的类,该类提供了客户端请求的简化方法和对现有系统方法的委托调用。现实生活中,常常存在很多复杂的例子,例如:去医院看病,可能要去挂号、门诊、化验、开药、取药,让患者家属觉得很复杂,如果有提供接待人员,只让接待人员来处理,就很方便。或者 Java 的三层开发模式等等。软件设计也是如此,当一个系统的功能越来越强,子系统会越来越多,客户对系统的访问也变得越来越复杂。这是如果系统内部发生改变,客户端也要改变,违背了 “开闭原则” 和 “迪米特法则” 所以有必要为多个子系统提供一个统一的接口,从而降低系统的耦合度,这就是外观模式。

一、 外观模式的优点与缺点


外观模式是 “迪米特法则” 的典型应用,优点如下:
   1)、降低了子系统与客户端之间的耦合度,使得子系统的变化不会影响调用它的客户类,便于子系统内部维护和扩展。
   2)、对客户屏蔽了子系统组件,减少了客户处理的对象数目,并使得子系统使用起来更加容易,降低了复杂性。
   3)、降低了大型软件系统中的编译依赖性,简化了系统在不同平台之间的移植过程,因此编译一个子系统不会影响其他子系统,也不会影响外观对象。
   4)、子系统也不会影响外观系统。
   5)、通过合理的使用外观系统,可以更好的帮我们划分访问层次,当系统需要层次设计时,可以考虑外观模式。
   6)、在维护一个遗留的大型系统时,可能这个系统已经变得非常难以维护和扩展,此时可以考虑为新系统开发一个Facad类,来提供遗留系统的比较清晰简单的接口,让新系统与Facade类交互,提高复用性
   7)、不能过多的或者不合理的使用外观模式,使用外观模式好,还是直接调用模块好。要以让系统有层次,利于维护为目的。

外观模式的主要缺点如下:
   1)、不能很好地限制客户端使用子类系统。
   2)、增加了新的子类系统可能需要修改外观类。

二、外观模式结构类图


外观(Facade)模式的结构比较简单,主要是定义了一个高层接口。它包含了对各个子系统的引用,客户端可以通过访问外观类来访问各个子系统的功能。

 外观模式主要包含一下三种角色:
   【1】、外观(Facade)角色:为多个子系统对外提供一个共同的接口。
   【2】、子系统(Sub System)角色:实现系统的部分功能,客户可以通过外观角色访问它。
   【3】、客户(Client)角色:通过一个外观系统访问各个子系统。
    

三、代码案例分析


【1】定义 CPU 、Hard、Memory 三大子系统之一:通过懒汉式定义了实例化方法(genInstance())

public class Memory {
    private static Memory memory = new Memory();
    public static Memory getInstance() {
        return memory;
    }

    public void open() {
        System.out.println("打开内存");
    }

    public void down() {
        System.out.println("关闭内存");
    }
}

【2】定义外观类:在构造器中通过调用子类的方法,实例化子类对象。

public class Facade {
    private CPU cpu;
    private Memory memory;
    private Hard hard;
    //构造器 初始化子类实例
    public Facade() {
        super();
        this.cpu = CPU.getInstance();
        this.memory = Memory.getInstance();
        this.hard = Hard.getInstance();
    }

    //封装所有打开设备
    public void open() {
        cpu.open();
        hard.open();
        memory.open();
    }
    //封装所有关闭设备
    public void down() {
        cpu.down();
        hard.down();
        memory.down();
    }
}

【3】客户端类:通过调用外观类,实现对子类的调用

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //外观类
        Facade facade = new Facade();
        //打开电脑
        facade.open();
        //关闭电脑
        facade.down();
    }
}

四、外观模式应用分析


外观模式在 MyBatis 框架中应用的源码分析:

【1】MyBatis 中的 Configuration 去创建 MetaObject 对象使用到外观模式

public class Configuration {
    ......
  //创建子类实例
  protected ReflectorFactory reflectorFactory = new DefaultReflectorFactory();
  protected ObjectFactory objectFactory = new DefaultObjectFactory();
  protected ObjectWrapperFactory objectWrapperFactory = new DefaultObjectWrapperFactory();

  //封装复杂的业务逻辑,返回客户端需要的 MetaObject
  public MetaObject newMetaObject(Object object) {
    this.originalObject = object;
    this.objectFactory = objectFactory;
    this.objectWrapperFactory = objectWrapperFactory;
    this.reflectorFactory = reflectorFactory;

    if (object instanceof ObjectWrapper) {
      this.objectWrapper = (ObjectWrapper) object;
    } else if (objectWrapperFactory.hasWrapperFor(object)) {
      this.objectWrapper = objectWrapperFactory.getWrapperFor(this, object);
    } else if (object instanceof Map) {
      this.objectWrapper = new MapWrapper(this, (Map) object);
    } else if (object instanceof Collection) {
      this.objectWrapper = new CollectionWrapper(this, (Collection) object);
    } else {
      this.objectWrapper = new BeanWrapper(this, object);
    }
  }

【2】上述外观模式应用的类图

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