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一、什么是外观模式
外观模式(Facade Pattern)是一种结构型设计模式,它提供了一个统一的接口,用于访问子系统中的一组接口。外观模式隐藏了子系统的复杂性,使得客户端可以通过简单的接口与子系统进行交互,而不需要了解子系统的内部实现细节。
二、外观模式的实现原理
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定义外观类(Facade):外观类是外观模式的核心,它知道哪些子系统类负责处理请求,并将客户端的请求委派给适当的子系统对象。外观类可以根据需要进行封装,提供简化的接口给客户端使用。
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定义子系统类(Subsystem):子系统类是外观模式中的各个组成部分,它们实现了子系统的功能。每个子系统类都处理一个或多个相关的任务,但是这些任务对于客户端来说是透明的。
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客户端调用外观类:客户端通过调用外观类的方法来完成所需的功能。客户端不需要直接与子系统类交互,而是通过外观类间接地与子系统进行通信。
外观模式可以帮助客户端简化与复杂子系统的交互过程,提供了一种简单、统一的接口,使得客户端更加方便地使用子系统功能。
三、外观模式的应用范围
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简化复杂系统:当一个系统变得非常复杂,包含多个子系统时,可以使用外观模式来提供一个简化的接口,使得客户端可以更方便地使用系统。
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解耦客户端和子系统:外观模式将客户端与子系统解耦,客户端只需要与外观对象进行交互,而不需要直接与子系统中的各个对象进行交互。
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封装子系统:外观模式可以将子系统的实现细节隐藏起来,只暴露必要的接口给客户端使用,提高了系统的安全性和稳定性。
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提供简单接口:外观模式可以为复杂的子系统提供一个简单的接口,使得客户端可以更容易地理解和使用系统。
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实现子系统间的松耦合:外观模式可以将多个子系统进行组合,实现它们之间的松耦合关系,从而提高系统的灵活性和可维护性。
四、外观模式应用实例
银行系统的设计
在金融行业中,一个常见的应用是银行系统的外观模式。银行系统通常包含多个子系统,如账户管理、交易处理、贷款服务等。每个子系统都有自己的接口和实现逻辑。而客户端在使用银行系统时,可能需要同时调用多个子系统的功能。
通过使用外观模式,银行系统可以提供一个统一的接口给客户端使用,客户端只需要与外观对象进行交互,而不需要直接与各个子系统进行交互。外观对象封装了各个子系统的复杂逻辑,对外提供简单的接口,使得客户端可以更方便地使用银行系统的功能。
例如,客户端可能需要查询账户余额、进行转账操作和申请贷款。在没有外观模式的情况下,客户端需要分别与账户管理子系统、交易处理子系统和贷款服务子系统进行交互。而通过引入外观模式,银行系统可以提供一个名为BankFacade的外观对象,客户端只需要与BankFacade进行交互即可完成上述操作。
BankFacade封装了账户管理子系统、交易处理子系统和贷款服务子系统的具体实现细节,对外提供了查询账户余额、转账和申请贷款等简单接口。客户端只需要通过BankFacade调用相应的接口,BankFacade内部会根据具体的业务需求调用相应的子系统进行处理。
通过外观模式,银行系统可以提供一个简单、统一的接口给客户端使用,隐藏了子系统的复杂性,提高了系统的可维护性和可扩展性。
量化交易系统的设计
假设我们有一个量化交易系统,其中包含了多个模块,如数据获取模块、策略选择模块、交易执行模块等。每个模块都有自己的接口和实现逻辑。如果直接暴露这些模块的接口给用户,用户可能需要了解每个模块的具体实现细节,使用起来会比较复杂。
而通过外观模式,我们可以定义一个交易系统外观类,该类封装了底层各个模块的接口,并提供了一个简单的接口给用户使用。用户只需要与外观类进行交互,而不需要了解底层模块的具体实现。
例如,用户可以通过外观类的接口来获取市场数据、选择策略、执行交易等操作,而不需要直接与数据获取模块、策略选择模块、交易执行模块等进行交互。外观类内部会根据用户的请求,调用相应的底层模块来完成具体的操作。
如此,用户只需要了解外观类的接口和使用方法,而不需要了解底层模块的复杂实现逻辑,大大简化了用户的操作和学习成本。
五、外观模式的代码实现
cpp
//+------------------------------------------------------------------+
//| interface --- for patterns |
//+------------------------------------------------------------------+
interface ClientInterface //pattern client
{
string Output(void); //returns header
void Run(void); //execute the pattern client
};
//+------------------------------------------------------------------+
//| interface --- for patterns |
//+------------------------------------------------------------------+
void Run(ClientInterface* client) //launches a pattern
{
printf("---\n%s",client.Output()); //print pattern header
client.Run(); //execute client collaborations
delete client; //exit
}
//+------------------------------------------------------------------+
//| participants > subsystem classes > subsystem a |
//+------------------------------------------------------------------+
class SubSystemA
{
public:
void Operation(void);
};
//+------------------------------------------------------------------+
//| participants > subsystem classes > subsystem a > opereation |
//+------------------------------------------------------------------+
void SubSystemA::Operation(void)
{
Print("subsystem a > operation");
}
//+------------------------------------------------------------------+
//| participants > subsystem classes > subsystem b |
//+------------------------------------------------------------------+
class SubSystemB
{
public:
void Operation(void);
};
//+------------------------------------------------------------------+
//| participants > subsystem classes > subsystem b > opereation |
//+------------------------------------------------------------------+
void SubSystemB::Operation(void)
{
Print("subsystem b > operation");
}
//+------------------------------------------------------------------+
//| participants > subsystem classes > subsystem c |
//+------------------------------------------------------------------+
class SubSystemC
{
public:
void Operation(void);
};
//+------------------------------------------------------------------+
//| participants > subsystem classes > subsystem c > opereation |
//+------------------------------------------------------------------+
void SubSystemC::Operation(void)
{
Print("subsystem c > operation");
}
// 知道哪些子系统类负责请求
// 将客户端请求委托给适当的子系统对象
class Facade
{
public:
void OperationAB(void);
void OperationBC(void);
protected:
SubSystemA subsystem_a;
SubSystemB subsystem_b;
SubSystemC subsystem_c;
};
//+------------------------------------------------------------------+
//| participants > facade > operation a---b |
//+------------------------------------------------------------------+
void Facade::OperationAB(void)
{
Print("facade > operation a & b");
Print("facade > requesting > subsystem a > operation");
subsystem_a.Operation();
Print("facade > requesting > subsystem b > operation");
subsystem_b.Operation();
}
//+------------------------------------------------------------------+
//| participants > facade > operation b---c |
//+------------------------------------------------------------------+
void Facade::OperationBC(void)
{
Print("facade > operation b & c");
Print("facade > requesting > subsystem b > operation");
subsystem_b.Operation();
Print("facade > requesting > subsystem c > operation");
subsystem_c.Operation();
}
//+------------------------------------------------------------------+
//| participants > client |
//+------------------------------------------------------------------+
class Client:public ClientInterface
{
public:
string Output(void);
void Run(void);
};
string Client::Output(void)
{
return __FUNCTION__;
}
//+------------------------------------------------------------------+
//| collaborations |
//+------------------------------------------------------------------+
void Client::Run(void)
{
Facade facade;
Print("client > requesting > facade operation a & b");
facade.OperationAB();
Print("client > requesting > facade operation b & c");
facade.OperationBC();
}
//+------------------------------------------------------------------+
//| script program start function |
//+------------------------------------------------------------------+
// launch pattern clients one by one â€" check result
void OnStart()
{
//---structural
Run(new Client);
}
//+------------------------------------------------------------------+
//| output |
//+------------------------------------------------------------------+
// Facade::Client::Output
// client > requesting > facade operation a & b
// facade > operation a & b
// facade > requesting > subsystem a > operation
// subsystem a > operation
// facade > requesting > subsystem b > operation
// subsystem b > operation
// client > requesting > facade operation b & c
// facade > operation b & c
// facade > requesting > subsystem b > operation
// subsystem b > operation
// facade > requesting > subsystem c > operation
// subsystem c > operation