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Java設計模式之外觀模式研究

外觀模式（Facade pattern）涉及到子系統的一些類。所謂子系統，是為提供一系列相關的特征（功能）而緊密關聯的一組類。例如，一個Account類、Address類和CreditCard類相互關聯，成為子系統的一部分，提供在線客戶的特征。

在真實的應用系統中，一個子系統可能由很多類組成。子系統的客戶為了它們的需要，需要和子系統中的一些類進行交互。客戶和子系統的類進行直接的交互會導致客戶端對象和子系統（Figure1）之間高度耦合。任何的類似于對子系統中類的接口的修改，會對依賴于它的所有的客戶類造成影響。

Figure1: Client Interaction with Subsystem Classes before Applying the Facade Pattern

外觀模式（Facade pattern）很適用于在上述情況。外觀模式（Facade pattern）為子系統提供了一個更高層次、更簡單的接口，從而降低了子系統的復雜度和依賴。這使得子系統更易于使用和管理。

外觀是一個能為子系統和客戶提供簡單接口的類。當正確的應用外觀，客戶不再直接和子系統中的類交互，而是與外觀交互。外觀承擔與子系統中類交互的責任。實際上，外觀是子系統與客戶的接口，這樣外觀模式降低了子系統和客戶的耦合度(Figure2).

Figure2: Client Interaction with Subsystem Classes after Applying the Facade Pattern

從Figure2中我們可以看到：外觀對象隔離了客戶和子系統對象，從而降低了耦合度。當子系統中的類進行改變時，客戶端不會像以前一樣受到影響。

盡管客戶使用由外觀提供的簡單接口，但是當需要的時候，客戶端還是可以視外觀不存在，直接訪問子系統中的底層次的接口。這種情況下，它們之間的依賴/耦合度和原來一樣。

例子：

讓我們建立一個應用：

（1）接受客戶的詳細資料（賬戶、地址和信用卡信息）

（2）驗證輸入的信息

（3）保存輸入的信息到相應的文件中。

這個應用有三個類：Account、Address和CreditCard。每一個類都有自己的驗證和保存數據的方法。

Listing1: AccountClass

public class Account {
String firstName;
String lastName;
final String ACCOUNT_DATA_FILE = "AccountData.txt";
public Account(String fname, String lname) {
firstName = fname;
lastName = lname;
}
public boolean isValid() {
/*
Let's go with simpler validation
here to keep the example simpler.
*/
…
…
}
public boolean save() {
FileUtil futil = new FileUtil();
String dataLine = getLastName() + ”," + getFirstName();
return futil.writeToFile(ACCOUNT_DATA_FILE, dataLine,true, true);
}
public String getFirstName() {
return firstName;
}
public String getLastName() {
return lastName;
}
}

Listing2: Address Class

public class Address {
String address;
String city;
String state;
final String ADDRESS_DATA_FILE = "Address.txt";
public Address(String add, String cty, String st) {
address = add;
city = cty;
state = st;
}
public boolean isValid() {
/*
The address validation algorithm
could be complex in real-world
applications.
Let's go with simpler validation
here to keep the example simpler.
*/
if (getState().trim().length() < 2)
return false;
return true;
}
public boolean save() {
FileUtil futil = new FileUtil();
String dataLine = getAddress() + ”," + getCity() + ”," + getState();
return futil.writeToFile(ADDRESS_DATA_FILE, dataLine,true, true);
}
public String getAddress() {
return address;
}
public String getCity() {
return city;
}
public String getState() {
return state;
}
}

Listing3: CreditCard Class

public class CreditCard {
String cardType;
String cardNumber;
String cardExpDate;
final String CC_DATA_FILE = "CC.txt";
public CreditCard(String ccType, String ccNumber,
String ccExpDate) {
cardType = ccType;
cardNumber = ccNumber;
cardExpDate = ccExpDate;
}
public boolean isValid() {
/*
Let's go with simpler validation
here to keep the example simpler.
*/
if (getCardType().equals(AccountManager.VISA)) {
return (getCardNumber().trim().length() == 16);
}
if (getCardType().equals(AccountManager.DISCOVER)) {
return (getCardNumber().trim().length() == 15);
}
if (getCardType().equals(AccountManager.MASTER)) {
return (getCardNumber().trim().length() == 16);
}
return false;
}
public boolean save() {
FileUtil futil = new FileUtil();
String dataLine = getCardType() + ,”" + getCardNumber() + ”," + getCardExpDate();
return futil.writeToFile(CC_DATA_FILE, dataLine, true, true);
}
public String getCardType() {
return cardType;
}
public String getCardNumber() {
return cardNumber;
}
public String getCardExpDate() {
return cardExpDate;
}
}

Figure3: Subsystem Classes to Provide the Necessary Functionality to Validate and Save the Customer Data

讓我們建立一個客戶AccountManager，它提供用戶輸入數據的用戶界面。

Listing4: Client AccountManager Class

public class AccountManager extends JFrame {
public static final String newline = "";
public static final String VALIDATE_SAVE = "Validate & Save";
…
…
public AccountManager() {
super(" Facade Pattern - Example ");
cmbCardType = new JComboBox();
cmbCardType.addItem(AccountManager.VISA);
cmbCardType.addItem(AccountManager.MASTER);
cmbCardType.addItem(AccountManager.DISCOVER);
…
…
//Create buttons
JButton validateSaveButton = new JButton(AccountManager.VALIDATE_SAVE);
…
…
}
public String getFirstName() {
return txtFirstName.getText();
}
…
…
}//End of class AccountManager

當客戶AccountManage運行的時候，展示的用戶接口如下：

Figure4: User Interface to Enter the Customer Data

為了驗證和保存輸入的數據，客戶AccountManager需要：

（1）建立Account、Address和CreditCard對象。

（2）用這些對象驗證輸入的數據

（3）用這些對象保存輸入的數據。

下面是對象間的交互順序圖：

Figure5: How a Client Would Normally Interact (Directly) with Subsystem Classes to Validate and Save the Customer Data

在這個例子中應用外觀模式是一個很好的設計，它可以降低客戶和子系統組件（Address、Account和CreditCard）之間的耦合度。應用外觀模式，讓我們定義一個外觀類CustomerFacade (Figure6 and Listing5)。它為由客戶數據處理類（Address、Account和CreditCard）所組成的子系統提供一個高層次的、簡單的接口。

CustomerFacade
address:String
city:String
state:String
cardType:String
cardNumber:String
cardExpDate:String
fname:String
lname:String
setAddress(inAddress:String)
setCity(inCity:String)
setState(inState:String)
setCardType(inCardType:String)
setCardNumber(inCardNumber:String)
setCardExpDate(inCardExpDate:String)
setFName(inFName:String)
setLName(inLName:String)
saveCustomerData()

Figure6: Facade Class to Be Used by the Client in the Revised Design

Listing5: CustomerFacade Class

public class CustomerFacade {
private String address;
private String city;
private String state;
private String cardType;
private String cardNumber;
private String cardExpDate;
private String fname;
private String lname;
public void setAddress(String inAddress) {
address = inAddress;
}
public void setCity(String inCity) {
city = inCity;
}
public void setState(String inState) {
state = inState;
}
public void setFName(String inFName) {
fname = inFName;
}
public void setLName(String inLName) {
lname = inLName;
}
public void setCardType(String inCardType) {
cardType = inCardType;
}
public void setCardNumber(String inCardNumber) {
cardNumber = inCardNumber;
}
public void setCardExpDate(String inCardExpDate) {
cardExpDate = inCardExpDate;
}
public boolean saveCustomerData() {
Address objAddress;
Account objAccount;
CreditCard objCreditCard;
/*
client is transparent from the following
set of subsystem related operations.
*/
boolean validData = true;
String errorMessage = "";
objAccount = new Account(fname, lname);
if (objAccount.isValid() == false) {
validData = false;
errorMessage = "Invalid FirstName/LastName";
}
objAddress = new Address(address, city, state);
if (objAddress.isValid() == false) {
validData = false;
errorMessage = "Invalid Address/City/State";
}
objCreditCard = new CreditCard(cardType, cardNumber, cardExpDate);
if (objCreditCard.isValid() == false) {
validData = false;
errorMessage = "Invalid CreditCard Info";
}
if (!validData) {
System.out.println(errorMessage);
return false;
}
if (objAddress.save() && objAccount.save() && objCreditCard.save()) {
return true;
} else {
return false;
}
}
}

CustomerFacade類以saveCustomData方法的形式提供了業務層次上的服務。客戶AccountManager不是直接和子系統的每一個組件交互，而是使用了由CustomFacade對象提供的驗證和保存客戶數據的更高層次、更簡單的接口(Figure7).

Figure7: Class Association with the Fa?ade Class in Place 。

在新的設計中，為了驗證和保存客戶數據，客戶需要：

（1）建立或獲得外觀對象CustomFacade的一個實例。

（2）傳遞數據給CustomFacade實例進行驗證和保存。

（3）調用CustomFacade實例上的saveCustomData方法。

CustomFacade處理創建子系統中必要的對象并且調用這些對象上相應的驗證、保存客戶數據的方法這些細節問題。客戶不再需要直接訪問任何的子系統中的對象。

Figure8展示了新的設計的消息流圖：

Figure 22.8: In the Revised Design, Clients Interact with the Fa?ade Instance to Interface with the Subsystem

重要提示：

下面是應用外觀模式的注意事項：

（1）在設計外觀時，不需要增加額外的功能。

（2）不要從外觀方法中返回子系統中的組件給客戶。例如：有一個下面的方法：

CreditCard getCreditCard()

會報漏子系統的細節給客戶。應用就不能從應用外觀模式中取得最大的好處。

（3）應用外觀的目的是提供一個高層次的接口。因此，外觀方法最適合提供特定的高層次的業務服務，而不是進行底層次的單獨的業務執行。

作者：http://www.zhujiangroad.com

來源：http://www.zhujiangroad.com

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