设计模式之外观模式

2022-07-24 15:42:47 浏览数 (1)

引言

好不容易盼到周末啦!Jungle想吃点好的犒劳自己!吃什么呢?回锅肉!是的,吃回锅肉!

可是这过程好麻烦啊,先得去市场里买肉,买回来得洗好,然后切好,再炒肉,最后才能吃上!不仅过程繁杂,而且Jungle还得跟市场、厨房打交道,想想都头大。

如果有个厨师就好了,Jungle直接告诉厨师“我要吃回锅肉”,20分钟后厨师直接端上来就开吃。而中间那些买肉洗肉切肉的过程Jungle统统不关心了,而且Jungle也不必再关心市场和厨房,直接和厨师说句话就ok!真是方便!

在这个例子中,厨师整合了一系列复杂的过程,外界(Jungle)只需与厨师交互即可。在软件设计模式中,有一类设计模式正式如此——外观模式。

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外观模式简介

外观模式是一种使用频率较高的设计模式,它提供一个外观角色封装多个复杂的子系统,简化客户端与子系统之间的交互,方便客户端使用。外观模式可以降低系统的耦合度。如果没有外观类,不同的客户端在需要和多个不同的子系统交互,系统中将存在复杂的引用关系,如下图。引入了外观类,原有的复杂的引用关系都由外观类实现,不同的客户端只需要与外观类交互。

外观模式: 为子系统中的一组接口提供一个统一的入口。外观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。

外观模式的应用很多,比如浏览器,用户要查找什么东西,不论是浏览知乎、腾讯或者CSDN,用户都只需要打开浏览器即可,剩下的搜索工作由浏览器完成。

02

外观模式结构

外观模式的UML结构图如下所示:

外观模式一共有以下角色:

  • Facade(外观角色):外观角色可以知道多个相关子系统的功能,它将所有从客户端发来的请求委派给相应的子系统,传递给相应的子系统处理。
  • SubSystem(子系统角色):子系统是一个类,或者由多个类组成的类的集合,它实现子系统具体的功能。

03

外观模式代码实例

电脑主机(Mainframe)中只需要按下主机的开机按钮(powerOn),即可调用其他硬件设备和软件的启动方法,如内存(Memory)的自检(selfCheck)、CPU的运行(run)、硬盘(HardDisk)的读取(read)、操作系统(OS)的载入(load)等。如果某一过程发生错误则电脑开机失败。

这里Jungle用外观模式来模拟该过程,该例子UML图如下:

3.1.子系统类

本例中一共有4个子系统,因此设计4个类:Memory、CPU、HardDisk和OS,并且每个子系统都有自己独立的流程。

代码语言:javascript复制
//子系统:内存
class Memory
{
public:
  Memory(){}
  void selfCheck(){
    printf("…………内存自检……n");
  }
};

//子系统:CPU
class CPU
{
public:
  CPU(){}
  void run(){
    printf("…………运行CPU运行……n");
  }
};

//子系统:硬盘
class HardDisk
{
public:
  HardDisk(){}
  void read(){
    printf("…………读取硬盘……n");
  }
};

//子系统:操作系统
class OS
{
public:
  OS(){}
  void load(){
    printf("…………载入操作系统……n");
  }
};

3.2.外观类设计

代码语言:javascript复制
//外观类
class Facade
{
public:
  Facade(){
    memory = new Memory();
    cpu = new CPU();
    hardDisk = new HardDisk();
    os = new OS();
  }
  void powerOn(){
    printf("正在开机……n");
    memory->selfCheck();
    cpu->run();
    hardDisk->read();
    os->load();
    printf("开机完成!n");
  }
private:
  Memory *memory;
  CPU *cpu;
  HardDisk *hardDisk;
  OS *os;
};

3.3.客户端代码示例

代码语言:javascript复制
#include <iostream>
#include "FacadePattern.h"

int main()
{
  Facade *facade = new Facade();
  facade->powerOn();

  printf("nn");

  system("pause");
  return 0;
}

看到了吗,客户端的代码就是如此简单,跟子系统无关

3.4.结果

04

总结

优点:

  • 外观模式使得客户端不必关心子系统组件,减少了与客户端交互的对象的数量,简化了客户端的编程;
  • 外观模式可以大大降低系统的耦合度;
  • 子系统的变化并不需要修改客户端,只需要适当修改外观类即可;
  • 子系统之间不会相互影响。

缺点:

  • 如果需要增加或者减少子系统,需要修改外观类,违反开闭原则
  • 并不能限制客户端直接与子系统交互,但如果加强限制,又使得系统灵活度降低。

适用场景:

  • 为访问一系列复杂的子系统提供一个统一的、简单的入口,可以使用外观模式;
  • 客户端与多个子系统之间存在很大依赖,但在客户端编程,又会增加系统耦合度,且使客户端编程复杂,可以使用外观模式。
uml

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