设计模式_4_结构型模式(一)

-0-第4章结构型模式（一）本章目标了解什么是门面模式掌握门面模式的应用了解什么是组合模式掌握组合模式的应用本章单词：facade________________________composite_____________________camera________________________sensor________________________alarm_________________________leaf__________________________composite_____________________-1-4.1门面模式（Facade）4.1.1概念把医院作为一个子系统，按照部门职能，这个系统可以划分为挂号、门诊、划价、化验、收费、取药等。看病的病人要与这些部门打交道，就如同一个子系统的客户端与一个子系统的各个类打交道一样，不是一件容易的事情。首先病人必须先挂号，然后门诊。如果医生要求化验，病人必须首先划价，然后缴款，才能到化验部门做化验。化验后，再回到门诊室。解决这种不便的方法便是引进门面模式。可以设置一个接待员的位置，由接待员负责代为挂号、划价、缴费、取药等。这个接待员就是门面模式的体现，病人只接触接待员，由接待员负责与医院的各个部门打交道。1、名称门面模式（facade）又称外观模式。为子系统中的一组接口提供一个一致的界面，Facade模式定义了一个高层接口，这个接口使得这一子系统更加容易使用。定义中提到的子系统是指在设计中为了降低复杂性根据一定的规则（比如业务、功能），对系统进行的划分。子系统中封装有一些类。客户程序在使用子系统的时候，可能会像下图一样零乱。2、结构门面模式是对象的结构模式。门面模式没有一个一般化的类图描述，图4-1演示了一个门面模式的示意性对象结构。图4-1门面模式对象结构-2-3、意图外部与一个子系统的通信必须通过一个统一的门面(Facade)对象进行，这就是门面模式的意图。4、角色门面(Facade)角色：客户端可以调用这个角色的方法。此角色知晓相关的(一个或者多个)子系统的功能和责任。在正常情况下，本角色会将所有从客户端发来的请求委派到相应的子系统去。子系统(subsystem)角色：可以同时有一个或者多个子系统。每一个子系统都不是一个单独的类，而是一个类的集合。每一个子系统都可以被客户端直接调用，或者被门面角色调用。子系统并不知道门面的存在，对于子系统而言，门面仅仅是另外一个客户端而已。4.1.2适用范围门面模式的使用环境：当你要为一个复杂子系统提供一个简单接口时。在上面已经描述了原因。客户程序与抽象类的实现部分之间存在着很大的依赖性。引入facade将这个子系统与客户以及其他的子系统分离，可以提高子系统的独立性和可移植性（上面也提到了）。当你需要构建一个层次结构的子系统时，使用facade模式定义子系统中每层的入口点。如果子系统之间是相互依赖的，你可以让它们仅通过facade进行通讯，从而简化了它们之间的依赖关系。4.1.3实现我们考察一个保安系统的例子，以说明门面模式的功效。一个保安系统由两个录像机、三个电灯、一个遥感器和一个警报器组成。保安系统的操作人员需要经常将这些仪器启动和关闭。【不使用门面模式的设计】首先，在不使用门面模式的情况下，操作这个保安系统的操作员必须直接操作所有的这些部件。图4-2是在不使用门面模式的情况下的系统设计。-3-图4-2无门面模式结构可以看出，Client对象需要引用到所有的录像机(Camera)、电灯(Light)、感应器(Sensor)和警报器(Alarm)对象，各部分代码分别如下描述。Camera类：packagecom.sanlian.mode.facade;/***录像机*@authorsanlian*@versionNov27,20109:13:22AM*/publicclassCamera{publicvoidturnOn(){System.out.println(Turningonthecamera.);}publicvoidturnOff(){System.out.println(Turningoffthecamera.);}publicvoidrotate(intdegrees){System.out.println(Rotatingthecameraby+degrees+degrees.);}-4-}Light类：packagecom.sanlian.mode.facade;/***电灯*@authorsanlian*@versionNov27,20109:13:37AM*/publicclassLight{publicvoidturnOff(){System.out.println(Turningonthelight.);}publicvoidturnOn(){System.out.println(Turningoffthelight.);}publicvoidchangeBulb(){System.out.println(changingthelight-bulb.);}}Sensor类：packagecom.sanlian.mode.facade;/***感应器*@authorsanlian*@versionNov27,20109:13:53AM*/publicclassSensor{publicvoidactivate(){System.out.println(Activatingthesensor.);}publicvoiddeactivate(){System.out.println(Deactivatingthesensor.);}publicvoidtrigger(){System.out.println(Thesensorhastriggered.);-5-}}Alarm类：packagecom.sanlian.mode.facade;/***报警器*@authorsanlian*@versionNov27,20109:14:02AM*/publicclassAlarm{publicvoidactivate(){System.out.println(Activatingthealarm.);}publicvoiddeactivate(){System.out.println(Deactivatingthealarm.);}publicvoidring(){System.out.println(Ringingthealarm.);}publicvoidstopRing(){System.out.println(Stopthealarm.);}}客户端Client类：packagecom.sanlian.mode.facade;/***客户*@authorsanlian*@versionNov27,20109:14:13AM*/publicclassClient{privatestaticCameracamera;privatestaticLightlight;privatestaticSensorsensor;privatestaticAlarmalarm;-6-/***静态块*/static{camera=newCamera();light=newLight();sensor=newSensor();alarm=newAlarm();}publicstaticvoidmain(String[]args){camera.turnOn();light.turnOn();sensor.activate();alarm.activate();}}【使用门面模式的设计】一个合情合理的改进方法就是准备一个系统的控制台，作为保安系统的用户界面。如图4-3所示。图4-3使用门面模式的结构程序代码如下(其中Camera、Light、Sensor、Alarm无变化，所以这里未给出实现代码)。SecurityFacade类：packagecom.sanlian.mode.facade;-7-/***门面类*@authorsanlian*@versionNov27,20109:25:07AM*/publicclassSecurityFacade{privatestaticCameracamera;privatestaticLightlight;privatestaticSensorsensor;privatestaticAlarmalarm;/***静态块*/static{camera=newCamera();light=newLight();sensor=newSensor();alarm=newAlarm();}publicvoidactivate(){camera.turnOn();light.turnOn();sensor.activate();alarm.activate();}publicvoiddeactivate(){camera.turnOff();light.turnOff();sensor.deactivate();alarm.deactivate();}}客户端Client类代码如下：packagecom.sanlian.mode.facade;/***客户*@authorsanlian*@versionNov27,20109:14:13AM-8-*/publicclassClient{privatestaticSecurityFacadesecurity;publicstaticvoidmain(String[]args){security=newSecurityFacade();security.activate();System.out.println(\n--------------------\n);security.deactivate();}}4.1.4优缺点它对客户屏蔽子系统组件，因而减少了客户处理的对象的数目并使得子系统使用起来更加方便。它实现了子系统与客户之间的松耦合关系，而子系统内部的功能组件往往是紧耦合的。松耦合关系使得子系统的组件变化不会影响到它的客户。Facade模式有助于建立层次结构系统，也有助于对对象之间的依赖关系分层。Facade模式可以消除复杂的循环依赖关系。这一点在客户程序与子系统是分别实现的时候尤为重要。在大型软件系统中降低编译依赖性至关重要。在子系统类改变时，希望尽量减少重编译工作以节省时间。用Facade可以降低编译依赖性，限制重要系统中较小的变化所需的重编译工作。Facade模式同样也有利于简化系统在不同平台之间的移植过程，因为编译一个子系统一般不需要编译所有其他的子系统。如果应用需要，它并不限制它们使用子系统类。因此你可以让客户程序在系统易用性和通用性之间加以选择。4.2组合模式（Composite）4.2.1概念Composite模式是以树型结构组织对象，用统一的方式处理“部分”与“整体”。如下在恋爱中Composite模式的体现：――MM过生日，GG自然要送上礼物以表心意。MM：“我过生日，你要送我一件礼物。”GG：“嗯，好吧，去商店，你自己挑。”-9-MM：“这件T恤挺漂亮，买，这条裙子好看，买，这个包也不错，买。”GG：“喂，买了三件了呀，我只答应送一件礼物的哦。”MM：“什么呀，T恤加裙子加包包，正好配成一套呀，小姐，麻烦你包起来。”GG：“……”（口吐白沫，四肢抽搐，不省人事ing……）案例分析：该MM十分之聪明地运用了Composite模式，将3件礼物“合成”至1件（套），从而让GG以买一件礼物的方式（反正GG只要付一次钱～～）买了3件礼物。由此不难看出，Composite将对象以树形结构组织起来，以达到“部分－整体”的层次结构，使得客户（钱包瘪瘪的GG）对单个对象和组合对象（1件vs1套）的使用具有一致性（付一次钱）。1、名称合成模式有时又叫做部分－整体模式（Part-Whole）。合成模式将对象组织