解析C#设计模式编程中外观模式Facade Pattern的应用

 更新时间:2016年02月19日 09:45:24   转载 作者:田志良  
这篇文章主要介绍了C#设计模式编程中外观模式Facade Pattern的应用,外观模式中分为门面(Facade)和子系统(subsystem)两个角色来进行实现,需要的朋友可以参考下

实例引入
在家庭影院中,有灯光,屏幕,投影机,功放机,DVD 播放器这几个基本的工具:

  • 灯光,可以关闭灯光和打开灯光。
  • 投影机,可以打开和关闭投影机。
  • 屏幕,可以打开和关闭。
  • 功放机,可以关闭音量和打开音量。
  • DVD 播放器,可以打开播放器和关闭播放器。

  以最普通的方式实现观看电影,类图如下所示:

201621994222971.jpg (640×309)

按照类图所示,如果要观看电影,必须在客户端执行下面的操作:先打开投影仪,再打开功放机,再打开屏幕,再打开 DVD 播放机,再打开灯光,在经历了这么多操作后,才可以看一场电影。而在关闭电影的时候,也要先关闭投影仪,再关闭功放机,再关闭屏幕,再关闭 DVD 播放机,再关闭灯光。哦,这是太复杂了!!!在客户端居然有那么多操作,如果有一些用户不知道如何使用其中的一个工具,那他便看不了电影!

  上面其实反映的是现今软件开发系统中的一个比较常见的现象,客户端程序经常和复杂系统的内部子系统产生直接联系,导致客户程序随着子系统的变化而变化。要想解决上面的这一串问题,必须要简化客户程序与子系统之间的交互接口,解除客户程序和子系统之间的耦合,而外观模式正好可以解决这个问题。

  外观模式(Facade)的定义:为子系统中的一组接口提供一个一致的界面,用来访问子系统中的一群接口。

  此模式定义了一个高层的接口,这个接口使得这一子系统更加容易使用。简单的说,就是外观模式将一个或者多个类的复杂的操作进行了隐藏,只显示出一个一致的界面供客户端使用。需要注意的是,外观模式仅仅是给你提供了更为直接和容易的操作方式,它并没有把原来的子系统进行隔离,所以,如果你还需要子系统类的更高层的功能,还是可以使用原来的子系统的,这个是外观模式的一大优点。通过外观模式可以将子系统的多个接口上建立一个高层接口,并且将这个高层接口提供给客户端使用,这样便可以解除掉客户端和复杂子系统之间的耦合。

201621994349141.jpg (685×401)

  通过上图可以看出,外观模式实现提供简单的接口(OpenMovie 和 CloseMovie)给客户端,也给客户端和子系统之间实现了解耦。下面通过代码来实现上面的这个 Demo。

201621994410364.jpg (738×423)

几个播放工具的代码:

using System;
namespace Facade 
{ 
  /// <summary> 
  /// 投影仪 
  /// </summary> 
  public class Projector 
  { 
    public void OpenProjector() 
    { 
      Console.WriteLine("打开投影仪"); 
    }
    public void CloseProjector() 
    { 
      Console.WriteLine("关闭投影仪"); 
    }
    public void SetWideScreen() 
    { 
      Console.WriteLine("投影仪状态为宽屏模式"); 
    }
    public void SetStandardScreen() 
    { 
      Console.WriteLine("投影仪状态为标准模式"); 
    } 
  } 
}
     
     
using System;
namespace Facade 
{ 
  /// <summary> 
  /// 功放机 
  /// </summary> 
  public class Amplifier 
  { 
    public void OpenAmplifier() 
    { 
      Console.WriteLine("打开功放机"); 
    }
    public void CloseAmplifier() 
    { 
      Console.WriteLine("关闭功放机"); 
    } 
  } 
}
       
        
using System;
namespace Facade 
{ 
  /// <summary> 
  /// 屏幕 
  /// </summary> 
  public class Screen 
  { 
    public void OpenScreen() 
    { 
      Console.WriteLine("打开屏幕"); 
    }
    public void CloseScreen() 
    { 
      Console.WriteLine("关闭屏幕"); 
    } 
  } 
}
        
        
using System;
namespace Facade 
{ 
  /// <summary> 
  /// DVD播放器 
  /// </summary> 
  public class DVDPlayer 
  { 
    public void OpenDVDPlayer() 
    { 
      Console.WriteLine("打开 DVD 播放器"); 
    }
    public void CloseDVDPlayer() 
    { 
      Console.WriteLine("关闭 DVD 播放器"); 
    } 
  } 
}
        
       
using System;
namespace Facade 
{ 
  /// <summary> 
  /// 灯光 
  /// </summary> 
  public class Light 
  { 
    public void OpenLight() 
    { 
      Console.WriteLine("打开灯光"); 
    }
    public void CloseLight() 
    { 
      Console.WriteLine("关闭灯光"); 
    } 
  } 
}

  外观类中的代码:

namespace Facade 
{ 
  /// <summary> 
  /// 定义一个外观 
  /// </summary> 
  public class MovieFacade 
  { 
    /// <summary> 
    /// 在外观类中必须保存有子系统中各个对象 
    /// </summary> 
    private Projector projector; 
    private Amplifier amplifier; 
    private Screen screen; 
    private DVDPlayer dvdPlayer; 
    private Light light;
    public MovieFacade() 
    { 
      projector = new Projector(); 
      amplifier = new Amplifier(); 
      screen = new Screen(); 
      dvdPlayer = new DVDPlayer(); 
      light = new Light(); 
    }
    /// <summary> 
    /// 打开电影 
    /// </summary> 
    public void OpenMovie() 
    { 
      //先打开投影仪 
      projector.OpenProjector(); 
      //再打开功放 
      amplifier.OpenAmplifier(); 
      //再打开屏幕 
      screen.OpenScreen(); 
      //再打开 DVD 
      dvdPlayer.OpenDVDPlayer(); 
      //再打开灯光 
      light.OpenLight(); 
    }
    /// <summary> 
    /// 关闭电影 
    /// </summary> 
    public void CloseMovie() 
    { 
      //关闭投影仪 
      projector.CloseProjector(); 
      //关闭功放 
      amplifier.CloseAmplifier(); 
      //关闭屏幕 
      screen.CloseScreen(); 
      //关闭 DVD 
      dvdPlayer.CloseDVDPlayer(); 
      //关闭灯光 
      light.CloseLight(); 
    } 
  } 
}

  客户端代码:

using System;
namespace FacadeTest 
{ 
  class Program 
  { 
    static void Main(string[] args) 
    { 
      Facade.MovieFacade movie = new Facade.MovieFacade(); 
      Facade.Projector projector = new Facade.Projector();
        
      //首先是观看电影 
      movie.OpenMovie();
      Console.WriteLine();
       
      //然后是将投影仪模式调到宽屏模式 
      projector.SetWideScreen(); 
      //再将投影仪模式调回普通模式 
      projector.SetStandardScreen(); 
      Console.WriteLine();
      
      //最后就是关闭电影了 
      movie.CloseMovie();
      Console.ReadKey(); 
    } 
  } 
}

  从上例中可以看出,可以在客户端中使用子系统中的内容,即外观模式并没有把子系统和客户端隔离开来,只是提供了整洁的接口给客户端,如果客户端想访问复杂子系统中的接口时还是一样的可以访问的。比如在上面的 Demo 中的设置了宽屏和普通等模式。

外观模式的结构总结
看完外观模式的实现之后,为了帮助理清外观模式中类之间的关系,下面给出上面实现代码中类图:

201621994508122.png (626×363)

然而对于外观模式而言,是没有一个一般化的类图描述,下面演示一个外观模式的示意性对象图来加深大家对外观模式的理解:

201621994528100.png (433×292)

在上面的对象图中有两个角色:

门面(Facade)角色:客户端调用这个角色的方法。该角色知道相关的一个或多个子系统的功能和责任,该角色会将从客户端发来的请求委派带相应的子系统中去。

子系统(subsystem)角色:可以同时包含一个或多个子系统。每个子系统都不是一个单独的类,而是一个类的集合。每个子系统都可以被客户端直接调用或被门面角色调用。对于子系统而言,门面仅仅是另外一个客户端,子系统并不知道门面的存在。

外观的优缺点
优点:

外观模式对客户屏蔽了子系统组件,从而简化了接口,减少了客户处理的对象数目并使子系统的使用更加简单。
外观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是紧耦合的。松耦合使得子系统的组件变化不会影响到它的客户。
缺点:

如果增加新的子系统可能需要修改外观类或客户端的源代码,这样就违背了”开——闭原则“(不过这点也是不可避免)。


使用场景
在以下情况下可以考虑使用外观模式:

外一个复杂的子系统提供一个简单的接口
提供子系统的独立性
在层次化结构中,可以使用外观模式定义系统中每一层的入口。其中三层架构就是这样的一个例子。

总结
到这里外观模式的介绍就结束了,外观模式,为子系统的一组接口提供一个统一的接口,该模式定义了一个高层接口,这一个高层接口使的子系统更加容易使用。并且外观模式可以解决层结构分离、降低系统耦合度和为新旧系统交互提供接口功能。

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