19 【结构型模式】外观模式

定义

  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。又称为门面模式，它是一种对象结构型模式。

结构图

要素：

• Facade（外观角色）：在客户端可以调用它的方法，在外观角色中可以知道相关的（一个或者多个）子系统的功能和责任；在正常情况下，它将所有从客户端发来的请求委派到相应的子系统去，传递给相应的子系统对象处理。
• SubSystem（子系统角色）：在软件系统中可以有一个或者多个子系统角色，每一个子系统可以不是一个单独的类，而是一个类的集合，它实现子系统的功能；每一个子系统都可以被客户端直接调用，或者被外观角色调用，它处理由外观类传过来的请求；子系统并不知道外观的存在，对于子系统而言，外观角色仅仅是另外一个客户端而已。

class SubSystemA  
{  
    public void MethodA()  
    {  
        //业务实现代码  
    }  
}  
  
class SubSystemB  
{  
    public void MethodB()  
    {  
        //业务实现代码  
     }  
}  
  
class SubSystemC  
{  
    public void MethodC()  
    {  
        //业务实现代码  
    }  
} 

class Facade  
{  
    private SubSystemA obj1 = new SubSystemA();  
    private SubSystemB obj2 = new SubSystemB();  
    private SubSystemC obj3 = new SubSystemC();  
  
    public void Method()  
    {  
        obj1.MethodA();  
        obj2.MethodB();  
        obj3.MethodC();  
    }  
}  

class Program  
{  
    static void Main(string[] args)  
    {  
        Facade facade = new Facade();  
        facade.Method();  
    }  
} 

示例

  某软件公司欲开发一个可应用于多个软件的文件加密模块，该模块可以对文件中的数据进行加密并将加密之后的数据存储在一个新文件中，具体的流程包括三个部分，分别是读取源文件、加密、保存加密之后的文件，其中，读取文件和保存文件使用流来实现，加密操作通过求模运算实现。这三个操作相对独立，为了实现代码的独立重用，让设计更符合单一职责原则，这三个操作的业务代码封装在三个不同的类中。

//FileReader.cs  
using System;  
using System.Text;  
using System.IO;  
  
namespace FacadeSample  
{  
    class FileReader  
    {  
        public string Read(string fileNameSrc)   
        {  
       Console.Write("读取文件，获取明文：");  
            FileStream fs = null;  
            StringBuilder sb = new StringBuilder();  
       try  
            {  
                fs = new FileStream(fileNameSrc, FileMode.Open);  
                int data;  
               while((data = fs.ReadByte())!= -1)   
                {  
            sb = sb.Append((char)data);  
               }  
               fs.Close();  
               Console.WriteLine(sb.ToString());  
       }  
       catch(FileNotFoundException e)   
            {  
           Console.WriteLine("文件不存在！");  
       }  
       catch(IOException e)   
            {  
           Console.WriteLine("文件操作错误！");  
       }  
       return sb.ToString();  
        }  
    }  
}  

//CipherMachine.cs  
using System;  
using System.Text;  
  
namespace FacadeSample  
{  
    class CipherMachine  
    {  
       public string Encrypt(string plainText)   
       {  
       Console.Write("数据加密，将明文转换为密文：");  
       string es = "";  
            char[] chars = plainText.ToCharArray();  
       foreach(char ch in chars)   
            {  
                string c = (ch % 7).ToString();  
           es += c;  
       }  
            Console.WriteLine(es);  
       return es;  
    }  
    }  
}  

using System;  
using System.IO;  
using System.Text;  
  
namespace FacadeSample  
{  
    class FileWriter  
    {  
        public void Write(string encryptStr,string fileNameDes)   
        {  
       Console.WriteLine("保存密文，写入文件。");  
            FileStream fs = null;  
       try  
            {  
               fs = new FileStream(fileNameDes, FileMode.Create);  
                byte[] str = Encoding.Default.GetBytes(encryptStr);  
                fs.Write(str,0,str.Length);  
                fs.Flush();  
               fs.Close();  
       }      
       catch(FileNotFoundException e)   
            {  
        Console.WriteLine("文件不存在！");  
       }  
       catch(IOException e)   
            {  
                Console.WriteLine(e.Message);  
           Console.WriteLine("文件操作错误！");  
       }          
        }  
    }  
}  

namespace FacadeSample  
{  
    class EncryptFacade  
    {  
        //维持对其他对象的引用  
         private FileReader reader;  
        private CipherMachine cipher;  
        private FileWriter writer;  
  
        public EncryptFacade()  
        {  
            reader = new FileReader();  
            cipher = new CipherMachine();  
            writer = new FileWriter();  
        }  
  
        //调用其他对象的业务方法  
         public void FileEncrypt(string fileNameSrc, string fileNameDes)  
        {  
            string plainStr = reader.Read(fileNameSrc);  
            string encryptStr = cipher.Encrypt(plainStr);  
            writer.Write(encryptStr, fileNameDes);  
        }  
    }  
}  

using System;  
  
namespace FacadeSample  
{  
    class Program  
    {  
        static void Main(string[] args)  
        {  
            EncryptFacade ef = new EncryptFacade();  
            ef.FileEncrypt("src.txt", "des.txt");  
            Console.Read();  
        }  
    }  
}  

存在的问题：在标准的外观模式结构图中，如果需要增加、删除或更换与外观类交互的子系统类，必须修改外观类或客户端的源代码，这将违背开闭原则，因此可以通过引入抽象外观类来对系统进行改进，在一定程度上可以解决该问题。

namespace FacadeSample  
{  
    abstract class AbstractEncryptFacade  
    {  
        public abstract void FileEncrypt(string fileNameSrc, string fileNameDes);  
    }  
}  

namespace FacadeSample  
{  
    class NewEncryptFacade : AbstractEncryptFacade  
    {  
        private FileReader reader;  
        private NewCipherMachine cipher;  
        private FileWriter writer;  
  
        public NewEncryptFacade()  
        {  
            reader = new FileReader();  
            cipher = new NewCipherMachine();  
            writer = new FileWriter();  
        }  
  
        public override void FileEncrypt(string fileNameSrc, string fileNameDes)  
        {  
            string plainStr = reader.Read(fileNameSrc);  
            string encryptStr = cipher.Encrypt(plainStr);  
            writer.Write(encryptStr, fileNameDes);  
        }  
    }  
} 

  
  
    
      
    
 

using System;  
using System.Configuration;  
using System.Reflection;  
  
namespace FacadeSample  
{  
    class Program  
    {  
        static void Main(string[] args)  
        {  
            AbstractEncryptFacade ef; //针对抽象外观类编程  
            //读取配置文件  
            string facadeString = ConfigurationManager.AppSettings["facade"];  
            //反射生成对象  
            ef = (AbstractEncryptFacade)Assembly.Load("FacadeSample"). CreateInstance (facadeString);  
            ef.FileEncrypt("src.txt", "des.txt");  
            Console.Read();  
        }  
    }  
}  

总结

主要优点：
(1) 对客户端屏蔽了子系统组件，减少了客户端所需处理的对象数目，并使得子系统使用起来更加容易。通过引入外观模式，客户端代码将变得很简单，与之关联的对象也很少。
(2)它实现了子系统与客户端之间的松耦合关系，这使得子系统的变化不会影响到调用它的客户端，只需要调整外观类即可。
(3)一个子系统的修改对其他子系统没有任何影响，而且子系统内部变化也不会影响到外观对象。
主要缺点：
(1)不能很好地限制客户端直接使用子系统类，如果对客户端访问子系统类做太多的限制则减少了可变性和灵活 性。
(2)如果设计不当，增加新的子系统可能需要修改外观类的源代码，违背了开闭原则。

适用场景

(1)当要为访问一系列复杂的子系统提供一个简单入口时可以使用外观模式。
(2)客户端程序与多个子系统之间存在很大的依赖性。引入外观类可以将子系统与客户端解耦，从而提高子系统的独立性和可移植性。
(3)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，层与层之间不直接产生联系，而通过外观类建立联系，降低层之间的耦合度。