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(第Ⅲ部分 结构型模式篇) 第11章 外观模式（Faç

系统 2210 0
——.NET设计模式系列之十二
Terrylee ， 2006 年 3 月
概述
在软件开发系统中，客户程序经常会与复杂系统的内部子系统之间产生耦合，而导致客户程序随着子系统的变化而变化。那么如何简化客户程序与子系统之间的交互接口？如何将复杂系统的内部子系统与客户程序之间的依赖解耦？这就是要说的 Façade 模式。

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容易使用。 [GOF 《设计模式》 ]

示意图
门面模式没有一个一般化的类图描述，下面是一个示意性的对象图：
图 1 Façade 模式示意性对象图
生活中的例子
外观模式为子系统中的接口定义了一个统一的更高层次的界面，以便于使用。当消费者按照目录采购时，则体现了一个外观模式。消费者拨打一个号码与客服代表联系，客服代表则扮演了这个 " 外观 " ，他包含了与订货部、收银部和送货部的接口。
图 2 使用电话订货例子的外观模式对象图
Facade 模式解说
我们平时的开发中其实已经不知不觉的在用 Façade 模式，现在来考虑这样一个抵押系统，当有一个客户来时，有如下几件事情需要确认：到银行子系统查询他是否有足够多的存款，到信用子系统查询他是否有良好的信用，到贷款子系统查询他有无贷款劣迹。只有这三个子系统都通过时才可进行抵押。我们先不考虑 Façade 模式，那么客户程序就要直接访问这些子系统，分别进行判断。类结构图下：
图 3
在这个程序中，我们首先要有一个顾客类，它是一个纯数据类，并无任何操作，示意代码：

// 顾客类
public class Customer
{
private string _name;

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

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

下面这三个类均是子系统类，示意代码：
// 银行子系统
public class Bank
{
public bool HasSufficientSavings(Customerc, int amount)
{
Console.WriteLine( " Checkbankfor " + c.Name);
return true ;
}
}

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

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

来看客户程序的调用：

Façade 模式的情况下，客户程序与三个子系统都发生了耦合，这种耦合使得客户程序依赖于子系统，当子系统变化时，客户程序也将面临很多变化的挑战。一个合情合理的设计就是为这些子系统创建一个统一的接口，这个接口简化了客户程序的判断操作。看一下引入 Façade 模式后的类结构图：
// 客户程序
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
图 4
门面类 Mortage 的实现如下：
// 外观类
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;
}
}

顾客类和子系统类的实现仍然如下：
// 银行子系统
public class Bank
{
public bool HasSufficientSavings(Customerc, int amount)
{
Console.WriteLine( " Checkbankfor " + c.Name);
return true ;
}
}

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

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

// 顾客类
public class Customer
{
private string name;

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

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

而此时客户程序的实现：
Façade 模式后，客户程序只与 Mortgage 发生依赖，也就是 Mortgage 屏蔽了子系统之间的复杂的操作，达到了解耦内部子系统与客户程序之间的依赖。

// 客户程序类
public class MainApp
{
public static void Main()
{
// 外观
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 架构中的 Façade 模式
Façade 模式在实际开发中最多的运用当属开发 N 层架构的应用程序了，一个典型的 N 层结构如下：
图 5
在这个架构中，总共分为四个逻辑层，分别为：用户层 UI ，业务外观层 Business Façade ，业务规则层 Business Rule ，数据访问层 Data Access 。其中 Business Façade 层的职责如下：
l 从“用户”层接收用户输入
l 如果请求需要对数据进行只读访问，则可能使用“数据访问”层
l 将请求传递到“业务规则”层
l 将响应从“业务规则”层返回到“用户”层
l 在对“业务规则”层的调用之间维护临时状态
对这一架构最好的体现就是 Duwamish 示例了。在该应用程序中，有部分操作只是简单的从数据库根据条件提取数据，不需要经过任何处理，而直接将数据显示到网页上，比如查询某类别的图书列表。而另外一些操作，比如计算定单中图书的总价并根据顾客的级别计算回扣等等，这部分往往有许多不同的功能的类，操作起来也比较复杂。如果采用传统的三层结构，这些商业逻辑一般是会放在中间层，那么对内部的这些大量种类繁多，使用方法也各异的不同的类的调用任务，就完全落到了表示层。这样势必会增加表示层的代码量，将表示层的任务复杂化，和表示层只负责接受用户的输入并返回结果的任务不太相称，并增加了层与层之间的耦合程度。于是就引入了一个 Façade 层，让这个 Facade 来负责管理系统内部类的调用，并为表示层提供了一个单一 而简单的接口。看一下Duwamish结构图：
图6
从图中可以看到，UI层 将请求发送给业务外观层，业务外观层对请求进行初步的处理，判断是否需要调用业务规则层，还是直接调用数据访问层获取数据。最后由数据访问层访问数据库并按 照来时的步骤返回结果到 UI 层，来看具体的代码实现。
在获取商品目录的时候， Web UI 调用业务外观层：

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

业务外观层直接调用了数据访问层：
public CategoryDataGetCategories( int categoryId)
{
//
// Checkpreconditions
//
ApplicationAssert.CheckCondition(categoryId >= 0 , " InvalidCategoryId " ,ApplicationAssert.LineNumber);
//
// Retrievethedata
//
using (CategoriesaccessCategories = new Categories())
{
return accessCategories.GetCategories(categoryId);
}

}

在添加订单时，UI调用业务外观层：

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);
}

业务外观层调用业务规则层：
public OrderDataAddOrder(OrderDataorder)
{
//
// Checkpreconditions
//
ApplicationAssert.CheckCondition(order != null , " Orderisrequired " ,ApplicationAssert.LineNumber);

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

业务规则层进行复杂的逻辑处理后，再调用数据访问层：
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]

效果及实现要点
1 ． Façade 模式对客户屏蔽了子系统组件，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。
2 ． Façade 模式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。
3 ．如果应用需要，它并不限制它们使用子系统类。因此你可以在系统易用性与通用性之间选择。

适用性
1 ．为一个复杂子系统提供一个简单接口。
2 ．提高子系统的独立性。
3 ．在层次化结构中，可以使用 Facade 模式定义系统中每一层的入口。

总结
Façade 模式注重的是简化接口，它更多的时候是从架构的层次去看整个系统，而并非单个类的层次。

参考资料
Erich Gamma 等，《设计模式：可复用面向对象软件的基础》，机械工业出版社
Robert C.Martin ，《敏捷软件开发：原则、模式与实践》，清华大学出版社
阎宏，《 Java 与模式》，电子工业出版社
Alan Shalloway James R. Trott ，《 Design Patterns Explained 》，中国电力出版社
MSDN WebCast 《 C# 面向对象设计模式纵横谈 (11) ： Facade 外观模式 ( 结构型模式 ) 》

(第Ⅲ部分 结构型模式篇) 第11章 外观模式（Façade Pattern）


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