门面模式

Published on 2016 - 07 - 18

门面模式的定义

门面模式(Facade Pattern)也叫做外观模式,是一种比较常用的封装模式,其定义如下:

Provide a unified interface to a set of interfaces in a subsystem.Facade defines a higher-level interface that makes the subsystem easier to use.(要求一个子系统的外部与其内部的通信必须通过一个统一的对象进行。门面模式提供一个高层次的接口,使得子系统更易于使用。)

门面模式注重“统一的对象”,也就是提供一个访问子系统的接口,除了这个接口不允许有任何访问子系统的行为发生,其通用类图,如图4所示。

是的,类图就这么简单,但是它代表的意义可是异常复杂,Subsystem Classes是子系统所有类的简称,它可能代表一个类,也可能代表几十个对象的集合。甭管多少对象,我们把这些对象全部圈入子系统的范畴,其结构如图5所示。

再简单地说,门面对象是外界访问子系统内部的唯一通道,不管子系统内部是多么杂乱无章,只要有门面对象在,就可以做到“金玉其外,败絮其中”。我们先明确一下门面模式的角色。

  • Facade门面角色

客户端可以调用这个角色的方法。此角色知晓子系统的所有功能和责任。一般情况下,本角色会将所有从客户端发来的请求委派到相应的子系统去,也就说该角色没有实际的业务逻辑,只是一个委托类。

  • subsystem子系统角色

可以同时有一个或者多个子系统。每一个子系统都不是一个单独的类,而是一个类的集合。子系统并不知道门面的存在。对于子系统而言,门面仅仅是另外一个客户端而已。

我们来看一下门面模式的通用源码,先来看子系统源代码。由于子系统是类的集合,因此要描述该集合很花费精力,每一个子系统都不相同,我们使用3个相互无关的类来代表,如代码清单8所示。

public class ClassA {
     public void doSomethingA(){
             //业务逻辑
     }
}
public class ClassB {

     public void doSomethingB(){
             //业务逻辑
     }
}
public class ClassC {

     public void doSomethingC(){
             //业务逻辑
     }
}

我们认为这3个类属于近邻,处理相关的业务,因此应该被认为是一个子系统的不同逻辑处理模块,对于此子系统的访问需要通过门面进行,如代码清单9所示。

public class Facade {
     //被委托的对象
     private ClassA a = new ClassA();
     private ClassB b = new ClassB();
     private ClassC c = new ClassC();
     //提供给外部访问的方法
     public void methodA(){
             this.a.doSomethingA();
     }

     public void methodB(){
             this.b.doSomethingB();
     }

     public void methodC(){
             this.c.doSomethingC();
     }
}

门面模式的应用

门面模式的优点

门面模式有如下优点。

  • 减少系统的相互依赖

想想看,如果我们不使用门面模式,外界访问直接深入到子系统内部,相互之间是一种强耦合关系,你死我就死,你活我才能活,这样的强依赖是系统设计所不能接受的,门面模式的出现就很好地解决了该问题,所有的依赖都是对门面对象的依赖,与子系统无关。

  • 提高了灵活性

依赖减少了,灵活性自然提高了。不管子系统内部如何变化,只要不影响到门面对象,任你自由活动。

  • 提高安全性

想让你访问子系统的哪些业务就开通哪些逻辑,不在门面上开通的方法,你休想访问到。

门面模式的缺点

门面模式最大的缺点就是不符合开闭原则,对修改关闭,对扩展开放,看看我们那个门面对象吧,它可是重中之重,一旦在系统投产后发现有一个小错误,你怎么解决?完全遵从开闭原则,根本没办法解决。继承?覆写?都顶不上用,唯一能做的一件事就是修改门面角色的代码,这个风险相当大,这就需要大家在设计的时候慎之又慎,多思考几遍才会有好收获。

门面模式的使用场景

  • 为一个复杂的模块或子系统提供一个供外界访问的接口
  • 子系统相对独立——外界对子系统的访问只要黑箱操作即可

比如利息的计算问题,没有深厚的业务知识和扎实的技术水平是不可能开发出该子系统的,但是对于使用该系统的开发人员来说,他需要做的就是输入金额以及存期,其他的都不用关心,返回的结果就是利息,这时候,门面模式是非使用不可了。

  • 预防低水平人员带来的风险扩散

比如一个低水平的技术人员参与项目开发,为降低个人代码质量对整体项目的影响风险,一般的做法是“画地为牢”,只能在指定的子系统中开发,然后再提供门面接口进行访问操作。

门面模式的注意事项

一个子系统可以有多个门面

一般情况下,一个子系统只要有一个门面足够了,在什么情况下一个子系统有多个门面呢?以下列举了几个。

  • 门面已经庞大到不能忍受的程度

比如一个纯洁的门面对象已经超过了200行的代码,虽然都是非常简单的委托操作,也建议拆分成多个门面,否则会给以后的维护和扩展带来不必要的麻烦。那怎么拆分呢?按照功能拆分是一个非常好的原则,比如一个数据库操作的门面可以拆分为查询门面、删除门面、更新门面等。

  • 子系统可以提供不同访问路径

我们以门面模式的通用源代码为例。ClassA、ClassB、ClassC是一个子系统的中3个对象,现在有两个不同的高层模块来访问该子系统,模块一可以完整的访问所有业务逻辑,也就是通用代码中的Facade类,它是子系统的信任模块;而模块二属于受限访问对象,只能访问methodB方法,那该如何处理呢?在这种情况下,就需要建立两个门面以供不同的高层模块来访问,在原有的通用源码上增加一个新的门面即可,如代码清单10所示。

public class Facade2 {
     //引用原有的门面
     private Facade facade = new Facade();
     //对外提供唯一的访问子系统的方法
     public void methodB(){
             this.facade.methodB();
     }
}

增加的门面非常简单,委托给了已经存在的门面对象Facade进行处理,为什么要使用委托而不再编写一个委托到子系统的方法呢?那是因为在面向对象的编程中,尽量保持相同的代码只编写一遍,避免以后到处修改相似代码的悲剧。

门面不参与子系统内的业务逻辑

我们这节的标题是什么意思呢?我们举一个例子来说明,还是以通用源代码为例。我们把门面上的methodC上的逻辑修改一下,它必须先调用ClassA的doSomethingA方法,然后再调用ClassC的doSomethingC方法,如代码清单11所示。

public class Facade {
     //被委托的对象
     private ClassA a = new ClassA();
     private ClassB b = new ClassB();
     private ClassC c = new ClassC();
     //提供给外部访问的方法
    public void methodA(){
             this.a.doSomethingA();
     }

     public void methodB(){
             this.b.doSomethingB();
     }

     public void methodC(){
             this.a.doSomethingA();
             this.c.doSomethingC();
     }
}

还是非常简单,只是在methodC方法中增加了doSomethingA()方法的调用,可以这样做吗?我相信大部分读者都说可以这样做,而且已经在实际系统开发中这样使用了,我今天告诉各位,这样设计是非常不靠谱的,为什么呢?因为你已经让门面对象参与了业务逻辑,门面对象只是提供一个访问子系统的一个路径而已,它不应该也不能参与具体的业务逻辑,否则就会产生一个倒依赖的问题:子系统必须依赖门面才能被访问,这是设计上一个严重错误,不仅违反了单一职责原则,同时也破坏了系统的封装性。

说了这么多,那对于这种情况该怎么处理呢?建立一个封装类,封装完毕后提供给门面对象。我们先建立一个封装类,如代码清单12所示。

public class Context {
     //委托处理
     private ClassA a = new ClassA();
     private ClassC c = new ClassC();
     //复杂的计算
     public void complexMethod(){
             this.a.doSomethingA();
             this.c.doSomethingC();
     }
}

该封装类的作用就是产生一个业务规则complexMethod,并且它的生存环境是在子系统内,仅仅依赖两个相关的对象,门面对象通过对它的访问完成一个复杂的业务逻辑,如代码清单13所示。

public class Facade {
     //被委托的对象
     private ClassA a = new ClassA();
     private ClassB b = new ClassB();
     private Context context = new Context();
     //提供给外部访问的方法
     public void methodA(){
             this.a.doSomethingA();
     }

     public void methodB(){
             this.b.doSomethingB();
     }
    public void methodC(){
             this.context.complexMethod();
     }
}

通过这样一次封装后,门面对象又不参与业务逻辑了,在门面模式中,门面角色应该是稳定,它不应该经常变化,一个系统一旦投入运行它就不应该被改变,它是一个系统对外的接口,你变来变去还怎么保证其他模块的稳定运行呢?但是,业务逻辑是会经常变化的,我们已经把它的变化封装在子系统内部,无论你如何变化,对外界的访问者来说,都还是同一个门面,同样的方法——这才是架构师最希望看到的结构。

参考文档