——.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
)
》
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