《Java設計模式》之面板模式__Java

　面板模式（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徵（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，提供線上客戶的特徵。

　　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互動。客戶和子系統的類進行直接的互動會導致用戶端對象和子系統（Figure1）之間高度耦合。任何的類似於對子系統中類的介面的修改，會對依賴於它的所有的客戶類造成影響。

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

　　面板模式（Facade pattern）很適用於在上述情況。面板模式（Facade pattern）為子系統提供了一個更高層次、更簡單的介面，從而降低了子系統的複雜度和依賴。這使得子系統更便於使用和管理。

　　外觀是一個能為子系統和客戶提供簡單介面的類。當正確的套用面板，客戶不再直接和子系統中的類互動，而是與外觀互動。外觀承擔與子系統中類互動的責任。實際上，外觀是子系統與客戶的介面，這樣面板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，用戶端不會像以前一樣受到影響。

　　儘管客戶使用由外觀提供的簡單介面，但是當需要的時候，用戶端還是可以視外觀不存在，直接存取子系統中的底層次的介面。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、地址和信用卡資訊）

　　（2） 驗證輸入的資訊

　　（3） 儲存輸入的資訊到相應的檔案中。

　　這個應用有三個類：Account、Address和CreditCard。每一個類都有自己的驗證和儲存資料的方法。

　　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，它提供使用者輸入資料的使用者介面。

　　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

　　當客戶AccountManage啟動並執行時候，展示的使用者介面如下：

Figure4: User Interface to Enter the Customer Data

　　為了驗證和儲存輸入的資料，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資料

　　（3） 用這些對象儲存輸入的資料。

　　下面是對象間的互動順序圖：

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 面板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。套用面板模式，讓我們定義一個外觀類CustomerFacade (Figure6 and Listing5)。它為由客戶資料處理類（Address、Account和CreditCard）所組成的子系統提供一個高層次的、簡單的介面。 

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互動，而是使用了由CustomFacade對象提供的驗證和儲存客戶資料的更高層次、更簡單的介面(Figure7).

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

　　在新的設計中，為了驗證和儲存客戶資料，客戶需要：

　　（1） 建立或獲得外觀對象CustomFacade的一個執行個體。

　　（2） 傳遞資料給CustomFacade執行個體進行驗證和儲存。

　　（3） 調用CustomFacade執行個體上的saveCustomData方法。

　　CustomFacade處理建立子系統中必要的對象並且調用這些對象上相應的驗證、儲存客戶資料的方法這些細節問題。客戶不再需要直接存取任何的子系統中的對象。

　　Figure8展示了新的設計的訊息流程圖：

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

　　 重要提示 ：

　　下面是套用面板模式的注意事項：

　　（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。應用就不能從套用面板模式中取得最大的好處。

　　（3）套用面板的目的是提供一個高層次的介面。因此，外觀方法最適合提供特定的高層次的商務服務，而不是進行底層次的單獨的業務執行。

以上是一個比較全面的例子，另外，為了加深理解我們繼續學習下面的內容。

 相關角色：

         1.外觀（Facade）角色：用戶端可以調用這個角色的方法。此角色知曉相關的子系統的功能和責任。

         2.子系統角色：可以同時有一個或者多個子系統。每一個子系統都不是一個單獨的類，而是一個類的集合。每一個子系統都可以被用戶端直接調用，或者被外觀角色調用。

    適用情況：

         1.為複雜的子系統提供一個簡單的介面；

         2.客戶程式與抽象類別的實現部分之間存在著很大的依賴性；

         3.構建一個階層的子系統時，適用面板模式定義子系統中每層的進入點。

    面板模式的簡單實現：

 

代碼：

Camara.java

package facade;public class Camara {public void turnOn(){System.out.println("開啟網路攝影機。");}public void turnOff(){System.out.println("關閉網路攝影機。");}} 

Light.java

package facade;public class Light {public void turnOn(){System.out.println("開燈。");}public void turnOff(){System.out.println("關燈。");}}

Sensor.java

package facade;public class Sensor {public void activate(){System.out.println("開啟感應器。");}public void deactivate(){System.out.println("關閉感應器。");}}

MyFacade.java

package facade;public class MyFacade {private static Camara c1, c2;private static Light l1, l2, l3;private static Sensor s;static{c1 = new Camara();c2 = new Camara();l1 = new Light();l2 = new Light();l3 = new