设计模式十二：门面模式 (FaçadePattern)

门面模式是一种结构型设计模式，它为复杂的子系统提供了一个简化的接口，隐藏了系统的复杂性，使客户端更容易使用。

主要特点

简化接口：为复杂的子系统提供一个更简单、更统一的接口
解耦：将客户端与子系统解耦，使子系统更容易修改和扩展
层次化：为子系统创建一个更高层次的接口，使子系统更易于使用

结构组成

Facade (门面)：提供简化的接口，将客户端请求委派给适当的子系统对象
Subsystem Classes (子系统类)：实现子系统的功能，处理Facade分配的工作

适用场景

当需要为复杂的子系统提供一个简单的接口时
当需要将子系统组织成层次结构时
当需要减少客户端与子系统的耦合度时

优点

简化了客户端与子系统的交互
将客户端与子系统解耦，使子系统更容易修改
减少了客户端需要处理的对象数量

示例代码

复制代码

#include <iostream>
#include <memory>
#include <vector>

// 更复杂的子系统示例
class Database {
public:
    void Connect() { std::cout << "数据库连接建立" << std::endl; }
    void Disconnect() { std::cout << "数据库连接关闭" << std::endl; }
    void ExecuteQuery(const std::string& query) {
        std::cout << "执行查询: " << query << std::endl;
    }
};

class Cache {
public:
    void Connect() { std::cout << "缓存连接建立" << std::endl; }
    void Disconnect() { std::cout << "缓存连接关闭" << std::endl; }
    void Set(const std::string& key, const std::string& value) {
        std::cout << "设置缓存: " << key << " = " << value << std::endl;
    }
    std::string Get(const std::string& key) {
        std::cout << "获取缓存: " << key << std::endl;
        return "cached_value";
    }
};

class Logger {
public:
    void Log(const std::string& message) {
        std::cout << "日志记录: " << message << std::endl;
    }
};

// 智能指针管理的门面类
class SystemFacade {
private:
    std::unique_ptr<Database> db;
    std::unique_ptr<Cache> cache;
    std::unique_ptr<Logger> logger;
    
public:
    SystemFacade() 
        : db(std::make_unique<Database>()), 
          cache(std::make_unique<Cache>()),
          logger(std::make_unique<Logger>()) {
        Initialize();
    }
    
    ~SystemFacade() {
        Shutdown();
    }
    
    void Initialize() {
        db->Connect();
        cache->Connect();
        logger->Log("系统初始化完成");
    }
    
    void Shutdown() {
        cache->Disconnect();
        db->Disconnect();
        logger->Log("系统关闭");
    }
    
    void PerformTask(const std::string& query) {
        logger->Log("开始执行任务");
        
        // 先查缓存
        std::string cached = cache->Get("query_cache");
        if (!cached.empty()) {
            logger->Log("从缓存获取结果");
            return;
        }
        
        // 缓存没有则查数据库
        db->ExecuteQuery(query);
        cache->Set("query_cache", "result_data");
        
        logger->Log("任务执行完成");
    }
};

int main() {
    {
        SystemFacade system;
        system.PerformTask("SELECT * FROM users");
        
        // 离开作用域时自动调用析构函数关闭资源
    }
    
    return 0;
}

结构

要点总结

从客户程序的角度来看，Façade模式简化了整个组件系统的接口，对于组件内部与外部客户程序来说，达到了一种"解耦"的效果：内部子系统的任何变化不会影响到Façade接口的变化。

Façade设计模式更注重从架构的层次去看整个系统，而不是单个类的层次。Façade很多时候更是一种架构设计模式。

Façade设计模式并非一个集装箱，可以任意地放进任何多个对象。Façade模式中组件的内部应该是"相互耦合关系比较大的一系列组件"，而不是一个简单的功能集合。

门面模式在日常开发中很常见，比如各种库的API封装、框架的入口类等，都是门面模式的应用。