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外观模式解析

花匠小妙招
2024-12-22 16:19

外观模式还是相当普遍的，先来看看几个例子：

1. 一台电脑有很多东西组成，包括硬件，软件。硬件又包含主板，CPU，内存什么的，软件又包含操作系统，操作系统里面又有一大堆非常复杂的驱动，各个驱动之间又有很多关系。那么我们怎么启动这么复杂的一个东西呢？我们所要做的就是按一下电源开关。当用户按下电源开关后，操作系统会把电脑运行起来，中间过程那是相当的复杂。对于用户来说，电源开关就是一个简单使用的接口，是一个facade。如果我们想进入安全模式，OK,在启动过程中按一下F8，那么这是另外一个facade，F8会调用一系列子系统来进入安全模式。

2. 一个手机有很多东西组成，那么怎么启动手机呢？也就是按一下电源。

3. 现在的汽车大多数都是手自一体的，那么自动档就是一个FACADE，通过自动档系统，用户根本就无需知道怎么时候挂1档，什么时候挂5档。当然对于那些有需求的驾驶员来说，他可以使用手动档（子系统）。

通过以上几个例子，我们基本可以知道外观模式（FACADE）其实就是给子系统包装一下，然后提供一个简单的接口让用户可以比较容易的使用。

GOF设计模式中是这么定义的：

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。

结构图

上面的结构图，我们假设有一个子系统，子系统里面有很多子部件，子部件之间有很多耦合关系，那么如果让用户来调用这些子系统也不是不可以，但是可能会比较麻烦，或者让一个对子系统架构不熟悉的程序员来调用的话，还可能出现错误。如果我们可以提供一个facade类，这个facade会把子系统包装起来，然后里面提供一个Run函数，用户只需要调用Facade的Run就可以了，这就隐藏了子系统的调用过程，对于客户来说减少了大量的工作。

这里举一个非常简单的例子，我们还是继续沿用Composite和Decorator里面用过的例子。这次我们假设我们有一个子系统，这个子系统可以画直线，画正方形，画照片。子系统包括：CLine，CRect和CPhoto。其中CRect耦合了CLine，也就是说CRect是用CLine画出来的。子系统结构如下：

假如我们现在要画一个带框的照片（就是一个正方形，里面有个照片），该怎么画呢？可以这么做：

CLine* line = new CLine();

CRect* rect = new CRect(line);

CPhoto* photo = new CPhoto();

rect->Draw();

photo->Draw();

delete rect;

delete photo;

先生成一个CLine对象，然后传给CRect对象，再生成一个CPhone对象，然后按照顺序调用CRect的Draw()和CPhone的Draw()。

没有问题，我成功地画了一个正方形，然后正方形里面有个照片。但是这里有个问题：假如我们的程序员对这套子系统不熟悉怎么办呢？他得先学习一下这套子系统，包括子系统里面的子部件的关系，然后他才能正确地画出带框照片。如果我们在这套子系统的基础上提供一个Facade，会不会好点呢？给出代码：

#pragma once

#include <iostream>

class CGraphic

{

public:

virtual void Draw() = 0;

};

class CLine: public CGraphic

{

public:

virtual void Draw()

{

std::cout << "Draw linen";

}

};

class CRect: public CGraphic

{

public:

CRect(CLine* line): _line(line)

{

}

virtual ~CRect()

{

if (_line)

{

delete _line;

_line = NULL;

}

virtual void Draw()

{

_line->Draw();

std::cout << "Draw rectn";

}

protected:

CLine* _line;

};

class CPhoto: public CGraphic

{

public:

void Draw()

{

std::cout << "draw picturen";

}

};

class CBorderPhotoFacade

{

public:

static CBorderPhotoFacade* GetInst()

{

static CBorderPhotoFacade facade;

return &facade;

}

virtual void DrawPhoto()

{

CLine* line = new CLine();

CRect* rect = new CRect(line);

CPhoto* photo = new CPhoto();

rect->Draw();

photo->Draw();

delete rect;

delete photo;

}

protected:

CBorderPhotoFacade()

{

}

};

上面的代码中，CGraphic，CLine，CRect，CPhoto共同组成了一个子系统。然后CBorderPhotoFacade是一个外观类，里面就提供了一个函数DrawPhoto()，这个函数会画出一个带框照片。那么客户端就可以这么调用：

CBorderPhotoFacade::GetInst()->DrawPhoto();

跟前面的版本相比较，从客户端的角度来讲，就是用CBorderPhotoFacade::DrawPhoto()代替了之前一系列子系统类的调用。也就是说，我们通过CBorderPhotoFacade类提供了一个高层接口，使得用户只需要调用这个高层接口，而无需去调用复杂的子系统。这个就是Facade模式的作用。

优点：

1. 它对客户屏蔽子系统组件，因而减少了客户处理的对象的数目使得子系统使用起来更加方便。上面的例子里面，客户端根本无需知道CLine，CRect，CPhoto，直接调用CBorderPhotoFacade就可以了。

2. 它实现了子系统和客户之间的松耦合关系；

3. 如果应用需要，客户还可以继续使用子系统。Facade只是提供一个高层接口，如果高层接口不能满足客户需要，那么直接调用子系统就是了。

进阶：

例子里面我们只是提供了一个Facade类，那么当我们需要提供多个Facade的时候，我们可以给Facade提供一个接口，然后子类化Facade。这样更灵活，当然付出的代价也大了，因为需要多增加几个类。或者我们可以给Facade类增加一个参数factory，然后把子系统对象的创建放到factory里面，也就是引入抽象工厂模式。这些都视情况而定，如果子系统比较复杂，那么就可以考虑Facade子类化或者直接引入抽象工厂类等等。

另外，通常来讲，Facade都是单例对象。我们的例子里面也把Facade类做成了单例类。