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Java设计模式之外观模式研究

外观模式（Facade pattern）涉及到子系统的一些类。所谓子系统，是为提供一系列相关的特征（功能）而紧密关联的一组类。例如，一个Account类、Address类和CreditCard类相互关联，成为子系统的一部分，提供在线客户的特征。
在真实的应用系统中，一个子系统可能由很多类组成。子系统的客户为了它们的需要，需要和子系统中的一些类进行交互。客户和子系统的类进行直接的交互会导致客户端对象和子系统（Figure1）之间高度耦合。任何的类似于对子系统中类的接口的修改，会对依赖于它的所有的客户类造成影响。

Figure1: Client Interaction with Subsystem Classes before Applying the Facade Pattern
外观模式（Facade pattern）很适用于在上述情况。外观模式（Facade pattern）为子系统提供了一个更高层次、更简单的接口，从而降低了子系统的复杂度和依赖。这使得子系统更易于使用和管理。
外观是一个能为子系统和客户提供简单接口的类。当正确的应用外观，客户不再直接和子系统中的类交互，而是与外观交互。外观承担与子系统中类交互的责任。实际上，外观是子系统与客户的接口，这样外观模式降低了子系统和客户的耦合度(Figure2).

Figure2: Client Interaction with Subsystem Classes after Applying the Facade Pattern
从Figure2中我们可以看到：外观对象隔离了客户和子系统对象，从而降低了耦合度。当子系统中的类进行改变时，客户端不会像以前一样受到影响。
尽管客户使用由外观提供的简单接口，但是当需要的时候，客户端还是可以视外观不存在，直接访问子系统中的底层次的接口。这种情况下，它们之间的依赖/耦合度和原来一样。
例子：
让我们建立一个应用：
（1） 接受客户的详细资料（账户、地址和信用卡信息）
（2） 验证输入的信息
（3） 保存输入的信息到相应的文件中。
这个应用有三个类：Account、Address和CreditCard。每一个类都有自己的验证和保存数据的方法。
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
让我们建立一个客户AccountManager，它提供用户输入数据的用户界面。
Listing4: Client AccountManager Class
public class AccountManager extends JFrame {
　public static final String newline = "\n";
　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
当客户AccountManage运行的时候，展示的用户接口如下：

Figure4: User Interface to Enter the Customer Data
为了验证和保存输入的数据，客户AccountManager需要：
（1） 建立Account、Address和CreditCard对象。
（2） 用这些对象验证输入的数据
（3） 用这些对象保存输入的数据。
下面是对象间的交互顺序图：

Figure5: How a Client Would Normally Interact (Directly) with Subsystem Classes to Validate and Save the Customer Data
在这个例子中应用外观模式是一个很好的设计，它可以降低客户和子系统组件（Address、Account和CreditCard）之间的耦合度。应用外观模式，让我们定义一个外观类CustomerFacade (Figure6 and Listing5)。它为由客户数据处理类（Address、Account和CreditCard）所组成的子系统提供一个高层次的、简单的接口。
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类以saveCustomData方法的形式提供了业务层次上的服务。客户AccountManager不是直接和子系统的每一个组件交互，而是使用了由CustomFacade对象提供的验证和保存客户数据的更高层次、更简单的接口(Figure7).

Figure7: Class Association with the Fa?ade Class in Place 。
在新的设计中，为了验证和保存客户数据，客户需要：
（1） 建立或获得外观对象CustomFacade的一个实例。
（2） 传递数据给CustomFacade实例进行验证和保存。
（3） 调用CustomFacade实例上的saveCustomData方法。
CustomFacade处理创建子系统中必要的对象并且调用这些对象上相应的验证、保存客户数据的方法这些细节问题。客户不再需要直接访问任何的子系统中的对象。
Figure8展示了新的设计的消息流图：

Figure 22.8: In the Revised Design, Clients Interact with the Fa?ade Instance to Interface with the Subsystem
重要提示：
下面是应用外观模式的注意事项：
（1） 在设计外观时，不需要增加额外的功能。
（2） 不要从外观方法中返回子系统中的组件给客户。例如：有一个下面的方法：
CreditCard getCreditCard()
会报漏子系统的细节给客户。应用就不能从应用外观模式中取得最大的好处。
（3）应用外观的目的是提供一个高层次的接口。因此，外观方法最适合提供特定的高层次的业务服务，而不是进行底层次的单独的业务执行。