• 设计模式之门面模式


    一、门面模式

    • 本文我们来学习一种新的结构型模式:门面模式。门面模式原理和实现都特别简单,应用场景也比较明确,主要在接口设计方面使用。
    • 为了保证接口的可复用性(或者叫通用性),我们需要将接口尽量设计得细粒度一点,职责单一一点。但是,如果接口的粒度过小,在接口的使用者开发一个业务功能时,就会导致需要调用
      n 多细粒度的接口才能完成。调用者肯定会抱怨接口不好用。
    • 相反,如果接口粒度设计得太大,一个接口返回 n 多数据,要做 n多事情,就会导致接口不够通用、可复用性不好。接口不可复用,那针对不同的调用者的业务需求,我们就需要开发不同的接口来满足,这就会导致系统的接口无限膨胀。
    • 那如何来解决接口的可复用性(通用性)和易用性之间的矛盾呢?通过本文对于门面模式的学习,就会知道答案了

    1.1、门面模式的原理与实现

    • 门面模式,也叫外观模式,英文全称是 Facade Design Pattern。在 GoF 的《设计模式》一书中,门面模式是这样定义的:

    门面模式为子系统提供一组统一的接口定义一组高层接口让子系统更易用

    • 假设有一个系统 A,提供了 a、b、c、d 四个接口。系统 B 完成某个业务功能,需要调用 A 系统的 a、b、d 接口。利用门面模式,我们提供一个包裹 a、b、d 接口调用的门面接口 x,给系统 B 直接使用。
    • 假设我们刚刚提到的系统 A 是一个后端服务器,系统 B 是 App 客户端。App 客户端通过后端服务器提供的接口来获取数据。我们知道,App 和服务器之间是通过移动网络通信的,网络通信耗时比较多,为了提高 App 的响应速度,我们要尽量减少 App 与服务器之间的网络通信次数。
    • 假设,完成某个业务功能(比如显示某个页面信息)需要“依次”调用 a、b、d 三个接口,因自身业务的特点,不支持并发调用这三个接口。
    • 如果我们现在发现 App 客户端的响应速度比较慢,排查之后发现,是因为过多的接口调用过多的网络通信。针对这种情况,我们就可以利用门面模式,让后端服务器提供一个包裹 a、b、d 三个接口调用的接口 x。App 客户端调用一次接口 x,来获取到所有想要的数据,将网络通信的次数从 3 次减少到 1 次,也就提高了 App 的响应速度。
    • 这里举的例子只是应用门面模式的其中一个意图,也就是解决性能问题。实际上,不同的应用场景下,使用门面模式的意图也不同。接下来,我们就来看一下门面模式的各种应用场景。

    1.2、门面模式的应用场景举例

    在 GoF 给出的定义中提到,“门面模式让子系统更加易用”,实际上,它除了解决易用性问题之外,还能解决例如性能问题,分布式事务问题等,门面模式定义中的“子系统(subsystem)”也可以有多种理解方式。它既可以是一个完整的系统,也可以是更细粒度的类或者模块。

    1、解决易用性问题

    • 门面模式可以用来封装系统的底层实现,隐藏系统的复杂性,提供一组更加简单易用、更高层的接口。比如,Linux 系统调用函数就可以看作一种“门面”。它是 Linux 操作系统暴露给开发者的一组“特殊”的编程接口,它封装了底层更基础的 Linux 内核调用。再比如,Linux 的 Shell 命令,实际上也可以看作一种门面模式的应用。它继续封装系统调用,提供更加友好、简单的命令,让我们可以直接通过执行命令来跟操作系统交互。

    2、解决性能问题

    • 关于利用门面模式解决性能问题这一点,刚刚我们通过将多个接口调用替换为一个门面接口调用,减少网络通信成本,提高 App 客户端的响应速度。

    3、解决分布式事务问题

    • 在一个金融系统中,有两个业务领域模型,用户和钱包。这两个业务领域模型都对外暴露了一系列接口,比如用户的增删改查接口、钱包的增删改查接口。假设有这样一个业务场景:在用户注册的时候,我们不仅会创建用户(在数据库 User 表中),还会给用户创建一个钱包(在数据库的 Wallet 表中)。
    • 对于这样一个简单的业务需求,我们可以通过依次调用用户的创建接口和钱包的创建接口来完成。但是,用户注册需要支持事务,也就是说,创建用户和钱包的两个操作,要么都成功,要么都失败,不能一个成功、一个失败。
    • 要支持两个接口调用在一个事务中执行,是比较难实现的,这涉及分布式事务问题。虽然我们可以通过引入分布式事务框架或者事后补偿的机制来解决,但代码实现都比较复杂。而最简单的解决方案是,利用数据库事务或者 Spring 框架提供的事务(如果是 Java 语言的话),在一个事务中,执行创建用户和创建钱包这两个 SQL 操作。这就要求两个 SQL 操作要在一个接口中完成,所以,我们可以借鉴门面模式的思想,再设计一个包裹这两个操作的新接口,让新接口在一个事务中执行两个 SQL 操作

    1.3、门面模式的通用写法

    • 门面模式主要包含2种角色:
    • 外观角色(Facade):也称门面角色,系统对外的统一接口;
    • 子系统角色(SubSystem):可以同时有一个或多个SubSystem。每个SubSytem都不是一个单独的类,而是一个类的集合。SubSystem并不知道Facade的存在,对于SubSystem而言,Facade只是另一个客户端而已(即Facade对SubSystem透明)。
    • 下面是门面模式的通用代码,首先分别创建3个子系统的业务逻辑SubSystemA、SubSystemB、SubSystemC,代码很简单:
    public class SubSystemA{
        public void doA(){
            System.out.println("doing A stuff");
        }
    }
    
    public class SubSystemB{
        public void doB(){
            System.out.println("doing B stuff");
        }
    }
    
    public class SubSystemC{
        public void doC(){
            System.out.println("doing C stuff");
        }
    }
    
    
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18

    然后,创建外观角色Facade类:

    public class Facade{
        private SubSystemA a = new SubSystemA();
        private SubSystemB b = new SubSystemB();
        private SubSystemC c = new SubSystemC();
    
        //对外接口
        public void doA(){
            this.a.doA();
        }
    
         //对外接口
        public void doB(){
            this.b.doB();
        }
    
         //对外接口
        public void doC(){
            this.c.doC();
        }
    }
    
    
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21

    来看客户端代码:

    public static void main(String[] args){
        Facade facede = new Facade();
        facade.doA();
        facade.doB();
        facade.doC();
    }
    
    
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7

    1.4、门面模式在源码中的应用

    • 门面模式在很多框架中都有应用。先来看Spring JDBC模块下的JdbcUtils类,它封装了和JDBC相关的所有操作,它一个代码片段:
    public abstract class JdbcUtils {
       public static final int TYPE_UNKNOWN = -2147483648;
       private static final Log logger = LogFactory.getLog(JdbcUtils.class);
       private static final Map<Integer, String> typeNames = new HashMap();
    
       public JdbcUtils() {
       }
    
       public static void closeConnection(@Nullable Connection con) {
           if (con != null) {
               try {
                   con.close();
               } catch (SQLException var2) {
                   logger.debug("Could not close JDBC Connection", var2);
               } catch (Throwable var3) {
                   logger.debug("Unexpected exception on closing JDBC Connection", var3);
               }
           }
    
       }
    
       public static void closeStatement(@Nullable Statement stmt) {
           if (stmt != null) {
               try {
                   stmt.close();
               } catch (SQLException var2) {
                   logger.trace("Could not close JDBC Statement", var2);
               } catch (Throwable var3) {
                   logger.trace("Unexpected exception on closing JDBC Statement", var3);
               }
           }
    
       }
    
       public static void closeResultSet(@Nullable ResultSet rs) {
           if (rs != null) {
               try {
                   rs.close();
               } catch (SQLException var2) {
                   logger.trace("Could not close JDBC ResultSet", var2);
               } catch (Throwable var3) {
                   logger.trace("Unexpected exception on closing JDBC ResultSet", var3);
               }
           }
    
       }
    ...
    }
    
    
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
    • 26
    • 27
    • 28
    • 29
    • 30
    • 31
    • 32
    • 33
    • 34
    • 35
    • 36
    • 37
    • 38
    • 39
    • 40
    • 41
    • 42
    • 43
    • 44
    • 45
    • 46
    • 47
    • 48
    • 49

    再来看一个MyBatis中的Configuration类。它其中有很多new开头的方法,来看一下源代码:下面的这些方法都是对JDBC中关键组件操作的封装。

    public MetaObject newMetaObject(Object object) {
            return MetaObject.forObject(object, this.objectFactory, this.objectWrapperFactory, this.reflectorFactory);
        }
    
        public ParameterHandler newParameterHandler(MappedStatement mappedStatement, Object parameterObject, BoundSql boundSql) {
            ParameterHandler parameterHandler = mappedStatement.getLang().createParameterHandler(mappedStatement, parameterObject, boundSql);
            parameterHandler = (ParameterHandler)this.interceptorChain.pluginAll(parameterHandler);
            return parameterHandler;
        }
    
        public ResultSetHandler newResultSetHandler(Executor executor, MappedStatement mappedStatement, RowBounds rowBounds, ParameterHandler parameterHandler, ResultHandler resultHandler, BoundSql boundSql) {
            ResultSetHandler resultSetHandler = new DefaultResultSetHandler(executor, mappedStatement, parameterHandler, resultHandler, boundSql, rowBounds);
            ResultSetHandler resultSetHandler = (ResultSetHandler)this.interceptorChain.pluginAll(resultSetHandler);
            return resultSetHandler;
        }
    
        public StatementHandler newStatementHandler(Executor executor, MappedStatement mappedStatement, Object parameterObject, RowBounds rowBounds, ResultHandler resultHandler, BoundSql boundSql) {
            StatementHandler statementHandler = new RoutingStatementHandler(executor, mappedStatement, parameterObject, rowBounds, resultHandler, boundSql);
            StatementHandler statementHandler = (StatementHandler)this.interceptorChain.pluginAll(statementHandler);
            return statementHandler;
        }
    
        public Executor newExecutor(Transaction transaction) {
            return this.newExecutor(transaction, this.defaultExecutorType);
        }
    ...
    
    
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
    • 26
    • 27

    另外地在Tomcat的源码中也有体现,也非常的有意思。举个例子RequestFacade类,来看源码:

    public class RequestFacade implements HttpServletRequest {
    ...
        public String getContentType() {
            if (this.request == null) {
                throw new IllegalStateException(sm.getString("requestFacade.nullRequest"));
            } else {
                return this.request.getContentType();
            }
        }
    
        public ServletInputStream getInputStream() throws IOException {
            if (this.request == null) {
                throw new IllegalStateException(sm.getString("requestFacade.nullRequest"));
            } else {
                return this.request.getInputStream();
            }
        }
    
        public String getParameter(String name) {
            if (this.request == null) {
                throw new IllegalStateException(sm.getString("requestFacade.nullRequest"));
            } else {
                return Globals.IS_SECURITY_ENABLED ? (String)AccessController.doPrivileged(new RequestFacade.GetParameterPrivilegedAction(name)) : this.request.getParameter(name);
            }
        }
    
        public Enumeration<String> getParameterNames() {
            if (this.request == null) {
                throw new IllegalStateException(sm.getString("requestFacade.nullRequest"));
            } else {
                return Globals.IS_SECURITY_ENABLED ? (Enumeration)AccessController.doPrivileged(new RequestFacade.GetParameterNamesPrivilegedAction()) : this.request.getParameterNames();
            }
        }
    ...
    }
    
    
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
    • 26
    • 27
    • 28
    • 29
    • 30
    • 31
    • 32
    • 33
    • 34
    • 35
    • 36

    我们看名字就知道他用了门面模式。它封装了非常多的request的操作,也整合了很多servlet-api以外的一些内容,给用户提供了很大的便捷。同样,Tomcat对Response和Session当也封装了ResponseFacade和StandardSessionFacade类,感兴趣的小伙伴可以去深入了解一下。

    二、参考链接:

    https://blog.csdn.net/Liuxiangming1314/article/details/124391997
    https://www.jianshu.com/p/4a5966659237

  • 相关阅读:
    Spring 中AspectJ框架简介说明
    Go语言多维数组
    关于指数加权平均(一阶低通滤波)
    通过easyexcel实现数据导入功能
    重装系统电脑黑屏开不了机如何处理
    rocketmq-dashboard docker部署设置账号密码
    easyexcel和poi版本冲突报错深入解析v2
    朋友圈大佬都去读研了,这份备考书单我码住了
    postman定义公共函数这样写,测试组长直呼牛逼!!!
    RxJava介绍及基本原理
  • 原文地址:https://blog.csdn.net/qq_44754515/article/details/125616489