設計模式之旅：外觀模式深度解析與實戰應用

意圖

為子系統中的一組介面提供一個統一的高層介面，使子系統更容易被使用。

引言

外觀模式常見於兩類場景：

1. 將面向過程的系統包裝為物件導向系統，例如 MFC 封裝 Win32 API。
2. 將複雜的物件導向系統再次封裝為更簡單的介面，例如 .NET Enterprise Library 對 .NET Framework 的二次封裝。

三層架構也是典型的外觀模式應用：資料存取層 (DAL) 即為一個外觀，讓業務邏輯層 (BLL) 在存取資料時無需直接面對 ADO.NET 的複雜機制，只需與 DAL 互動即可。

範例程式碼：捷運買票系統

假設捷運售票機只接受硬幣，乘客若只有紙鈔，必須先到換鈔機換成硬幣，再到售票機買票，需排兩次隊，過程繁瑣。

引入外觀模式前

/**/*
 (C) OOMusou 2007 https://oomusou.cnblogs.com

Filename : DP_FacadePattern1_before.cpp
Compiler : Visual C++ 8.0 / BCB 6.0 / gcc 3.4.2 / ISO C++
Description : Demo how to use Facade pattern (before)
Release : 04/24/2007 1.0
*/
#include <iostream>

using namespace std;

struct Bill {
 int value;
 Bill(int value) : value(value) {}
};

struct Coin {
 int value;
 Coin(int value) : value(value) {}
};

class BillToCoinMachine {
public:
 Coin getCoin(Bill bill) {
 return Coin(10);
 }
};

class CoinToTicketMachine {
public:
 void getTicket(Coin coin) {
 cout << "Get ticket" << endl;
 }
};

int main() {
 BillToCoinMachine machine1;
 Coin coin = machine1.getCoin(Bill(100));

 CoinToTicketMachine machine2;
 machine2.getTicket(coin);
}

執行結果：

Get ticket

引入外觀模式後

我們設計一台整合機器，直接接受紙鈔並出票，對乘客更友好。實際上不需重新設計硬體，只需將兩台機器整合即可。

/**/*
 (C) OOMusou 2007 https://oomusou.cnblogs.com

Filename : DP_FacadePattern1_after.cpp
Compiler : Visual C++ 8.0 / BCB 6.0 / gcc 3.4.2 / ISO C++
Description : Demo how to use Facade pattern (after)
Release : 04/24/2007 1.0
*/
#include <iostream>

using namespace std;

struct Bill {
 int value;
 Bill(int value) : value(value) {}
};

struct Coin {
 int value;
 Coin(int value) : value(value) {}
};

class BillToCoinMachine {
public:
 Coin getCoin(Bill bill) {
 return Coin(10);
 }
};

class CoinToTicketMachine {
public:
 void getTicket(Coin coin) {
 cout << "Get ticket" << endl;
 }
};

class TicketMachineFacade {
public:
 void coinToTicket(Coin coin) {
 CoinToTicketMachine machine;
 machine.getTicket(coin);
 }

 void billToTicket(Bill bill) {
 BillToCoinMachine machine1;
 Coin coin = machine1.getCoin(bill);

 CoinToTicketMachine machine2;
 machine2.getTicket(coin);
 }
};

int main() {
 TicketMachineFacade TMFacade;
 TMFacade.billToTicket(Bill(100));
 TMFacade.coinToTicket(Coin(10));
}

執行結果：

Get ticket
Get ticket

客戶端程式碼變得乾淨許多：

int main() {
 TicketMachineFacade TMFacade;
 TMFacade.billToTicket(Bill(100));
 TMFacade.coinToTicket(Coin(10));
}

這表示旅客可以用更簡單的方式買票了。

後果與優勢

1. 隔離子系統元件：避免外界直接觸及子系統內部元件，降低外界需面對的物件數量，使子系統更易使用。
2. 促進低耦合：子系統內部元件往往高度耦合，外觀模式有助於將系統分層、將依賴關係分層，剔除複雜的循環依賴。這對客戶端與子系統分開開發的專案至關重要。對大型系統而言，降低編譯依賴能縮短重新編譯時間，利於軟體移植。
3. 保留彈性：如有必要，外界仍可直接存取子系統內部類別，在易用性與通用性之間取得平衡。

結語

外觀模式或許看似單純，只是一個概念，但它在實務中極為常見。

已知應用

1. .NET Enterprise Library 的 DAAB
2. .NET 2.0 的 My 命名空間
3. 網路架構的 OSI 模型