我的Design Pattern之旅[5]：Facade Pattern (OO) (Design Pattern) (C/C++)

Abstract
facade是我學到的第三個pattern，也是個很簡單的pattern，主要是將眾多class重新包裝成一個更好用的class。

Intent
替子系統裡的一堆介面定義一套統一的高階介面，讓子系統更易使用。

Introduction
Facade常用在兩個地方，第一種用法是將原來程序導向的系統，利用Facade包成OO，如MFC包裝Win32 API，第二種用法是將原來複雜的OO系統，再包成更簡單的OO，如.NET Enterprise Library將.NET Framework再做一次包裝，讓你更容易使用.NET。另外3-tier也是典型Facade的應用，DAL(Data Access Layer)就是一個Facade，讓BLL(Business Logic Layer)在存取資料時，不用對付ADO.NET複雜的機制，只需面對DAL即可。

Sample Code
如我們坐捷運買票，目前的賣票的機器只能吃銅板，所以得另外的提供換鈔機，讓旅客將紙幣換成銅板，也就是說，若一個旅客身上只有紙幣又要賣捷運票，他必須做兩個步驟，先將紙幣換成銅板，再用銅板去買車票。

 1 /**/ /* 
 2(C) OOMusou 2007 http://oomusou.cnblogs.com
 3
 4Filename    : DP_FacadePattern1_before.cpp
 5Compiler    : Visual C++ 8.0 / BCB 6.0 / gcc 3.4.2 / ISO C++
 6Description : Demo how to use Facade pattern (before)
 7Release     : 04/24/2007 1.0
 8*/
 9 #include  < iostream >
10
11 using   namespace  std;
12
13 struct  Bill  {
14  int value;
15  Bill(int value) : value(value) {}
16} ;
17
18 struct  Coin  {
19  int value;
20  Coin(int value) : value(value) {}
21} ;
22
23 class  BillToCoinMachine  {
24public:
25  Coin getCoin(Bill bill) {
26    return Coin(10);
27  }
28} ;
29
30 class  CoinToTicketMachine  {
31public:
32  void getTicket(Coin coin) {
33    cout << "Get ticket" << endl;
34  }
35} ;
36
37 int  main()  {
38  BillToCoinMachine machine1;
39  Coin coin = machine1.getCoin(Bill(100));
40  
41  CoinToTicketMachine machine2;
42  machine2.getTicket(coin);
43}

執行結果

Get ticket

但對於旅客來說，似乎太嫌麻煩，買個票要排兩次隊，若我們能設計一部機器，能吃紙鈔，且能購票，那對旅客將非常的方便。事實上，我們並不需重新設計這樣的機器，只要將這兩台機器整合成一台即可。

 1 /**/ /* 
 2(C) OOMusou 2007 http://oomusou.cnblogs.com
 3
 4Filename    : DP_FacadePattern1_after.cpp
 5Compiler    : Visual C++ 8.0 / BCB 6.0 / gcc 3.4.2 / ISO C++
 6Description : Demo how to use Facade pattern (after)
 7Release     : 04/24/2007 1.0
 8*/
 9 #include  < iostream >
10
11 using   namespace  std;
12
13 struct  Bill  {
14  int value;
15  Bill(int value) : value(value) {}
16} ;
17
18 struct  Coin  {
19  int value;
20  Coin(int value) : value(value) {}
21} ;
22
23 class  BillToCoinMachine  {
24public:
25  Coin getCoin(Bill bill) {
26    return Coin(10);
27  }
28} ;
29
30 class  CoinToTicketMachine  {
31public:
32  void getTicket(Coin coin) {
33    cout << "Get ticket" << endl;
34  }
35} ;
36
37 class  TicketMachineFacade  {
38public:
39  void coinToTicket(Coin coin) {
40    CoinToTicketMachine machine;
41    machine.getTicket(coin);
42  }
43  
44  void billToTicket(Bill bill) {
45    BillToCoinMachine machine1;
46    Coin coin = machine1.getCoin(bill);
47    
48    CoinToTicketMachine machine2;
49    machine2.getTicket(coin);
50  }
51} ;
52
53 int  main()  {
54  TicketMachineFacade TMFacade;
55  TMFacade.billToTicket(Bill(100));
56  TMFacade.coinToTicket(Coin(10));
57}

執行結果

1 Get ticket
2 Get ticket

可以看到client的程式明顯乾淨多了

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。

Consequence
1.避免外界觸及子系統的元件，降低外界所要面對的物件數量，讓子系統更容易使用。

2.促成外界與子系統之間的低偶合性。在子系統裡，元件之間的耦合性往往都很高，降低耦合性會使原件更容易改變而不波及外界。Facade有助於將系統分層、將物件之間的依存關係分層，順便剔除複雜的、循環的依存關係；這對於需要將client和子系統分開製作的專案而言，是非常重要的性質。

對大型軟體系統來說，降低編譯方面的依存關係是非常重要的；子系統一有變動，大家都希望重新編譯的時間能越短越好。只要用Facade降低編譯依存關係，不僅能將重新編譯的動作侷限在一小塊區域，更有利於軟體移植：只是重新編譯一塊子系統，不太需要其他地方也一起再編譯一遍。

3.如有必要，外界仍可直接接觸子系統內的類別，所以你可以在易用性與一般性之間做選擇。

Conclusion
或許你會覺得facade pattern沒什麼，的確，他只是一個概念而已，而且非常單純，但卻常常看的到。

Known use
1..NET Enterprise Library的DAAB
2..NET 2.0的My
3.網路架構的OSI模型

See Also
(原創) 深入探討Altera的Checksum Master範例 (SOC) (SOPC Builder) (Nios II) (DE2)

Reference
GoF，Design Patterns，Addison Weseley ，1995