从源码角度理解Java设计模式——门面模式

一、门面模式介绍

门面模式定义:也叫外观模式,定义了一个访问子系统的接口,除了这个接口以外,不允许其他访问子系统的行为发生。

适用场景:子系统很复杂时,增加一个接口供外部访问。

优点:简化层级间的调用,减少依赖,防止风险。

缺点:如果设计不当,增加新的子系统可能需要修改门面类的源代码,违背了开闭原则。

类型:结构型。

类图:

二、门面模式简单实例

小明想开一个餐馆,要去政府部门办理卫生许可证、办理税务登记和办理工商登记,以前小明要一一亲自去办理,这不是一件容易的事。

政府最近简化了政务办理流程,只用小明访问一次简化政务办理的门面就可以办理到全部证件。

interface Executive{
	void approve();
}
class HealthOffice implements Executive{
    @Override
    public void approve() {
        System.out.println("卫生局通过审批");
    }  
}
class RevenueOffice implements Executive{
    @Override
    public void approve() {
        System.out.println("税务局完成登记");
    }  
}
class SaicOffice implements Executive{
    @Override
    public void approve() {
        System.out.println("工商局办理营业执照");
    } 
}
//简化政务办理流程的门面
class ApproveFacade {
    public void wholeApprove() {
        new HealthOffice().approve();
        new RevenueOffice().approve();
        new SaicOffice().approve();
    }
}

测试一下:

public class FacadeTest {

    public static void main(String[] args) {
        ApproveFacade af = new ApproveFacade();
        //一次调用门面,全部办理
        af.wholeApprove();
    }

}

三、日志门面

阿里巴巴开发手册中有这样一条规定:

其中Log4j、Logback都是日志框架,它们都有着自己的独立的Api接口。如果单独使用某个框架,会大大增加系统的耦合性。而SLF4J并不是真正的日志框架,它有一套通用的API接口。

所以阿里开发手册中直接强制用SLF4J日志门面,日志门面是门面模式的一个典型应用。SLF4J的helloworld如下:

import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;

public class HelloWorld {
  public static void main(String[] args) {
    Logger logger = LoggerFactory.getLogger(HelloWorld.class);
    logger.info("Hello World");
  }
}

进入info方法:

上图的SubstituteLogger.class里还是调用Logger接口的info方法,NOPLogger如同它的名字一样:什么都不做,所以只有在系统引入Logback这个日志框架时,才有了Logger真正的实现类。那Log4j、Logback等日志框架是怎么和SLF4J对接的?

任何日志框架,一定都是通过自己的StaticLoggerBinder类来和SLF4J对接:

package org.slf4j.impl

import org.slf4j.ILoggerFactory;

public class StaticLoggerBinder {
 
  private static final StaticLoggerBinder SINGLETON = new StaticLoggerBinder();
  
  //单利模式
  public static final StaticLoggerBinder getSingleton() {
    return SINGLETON;
  }  

  //声明这个实现编译的SLF4J API的版本,这个字段的值通常随每个版本而修改
  public static String REQUESTED_API_VERSION = "1.6.99";  // !final
  
  private StaticLoggerBinder() {
    throw new UnsupportedOperationException("This code should have never made it into slf4j-api.jar");
  }

  public ILoggerFactory getLoggerFactory() {
    throw new UnsupportedOperationException("This code should never make it into slf4j-api.jar");
  }

  public String getLoggerFactoryClassStr() {
    throw new UnsupportedOperationException("This code should never make it into slf4j-api.jar");
  }
}

这个类的实现,在不同的框架中,实现不同,以Logback为例:

这个实现的类被设计为或者简单的返回一个默认的LoggerContext(LoggerContext是ILoggerFactory在logback中的实现),或者通过ContextSelector(logback特有的)来选择一个LoggerContext并返回。 

四、源码中的门面模式

3.1 Spring JDBC中的JdbcUtils对原生的JDBC进行封装,让调用者统一访问。

public abstract class JdbcUtils {

    //公共关闭链接
    public static void closeConnection(Connection con) {
        if (con != null) {
            try {
                con.close();
            }
            catch (SQLException ex) {
                logger.debug("Could not close JDBC Connection", ex);
            }
            catch (Throwable ex) {
                // 没有依赖jdbc驱动时,抛出异常
                logger.debug("Unexpected exception on closing JDBC Connection", ex);
            }
        }
    }

    //获取结果集的某一条数据
    public static Object getResultSetValue(ResultSet rs, int index) throws SQLException {
		Object obj = rs.getObject(index);
		String className = null;
		if (obj != null) {
			className = obj.getClass().getName();
		}
		if (obj instanceof Blob) {
			obj = rs.getBytes(index);
		}
		else if (obj instanceof Clob) {
			obj = rs.getString(index);
		}
		else if (className != null &&
				("oracle.sql.TIMESTAMP".equals(className) ||
				"oracle.sql.TIMESTAMPTZ".equals(className))) {
			obj = rs.getTimestamp(index);
		}
		else if (className != null && className.startsWith("oracle.sql.DATE")) {
			String metaDataClassName = rs.getMetaData().getColumnClassName(index);
			if ("java.sql.Timestamp".equals(metaDataClassName) ||
					"oracle.sql.TIMESTAMP".equals(metaDataClassName)) {
				obj = rs.getTimestamp(index);
			}
			else {
				obj = rs.getDate(index);
			}
		}
		else if (obj != null && obj instanceof java.sql.Date) {
			if ("java.sql.Timestamp".equals(rs.getMetaData().getColumnClassName(index))) {
				obj = rs.getTimestamp(index);
			}
		}
		return obj;
	}
   //省略...
}

3.2 Tomcat 中大量使用了门面模式。

Tomcat 中有很多不同组件,每个组件要相互交互数据,用门面模式隔离数据是个很好的方法。在Tomcat源码中搜索Facade(门面):

其中拿RequestFacade.class来说,它是HttpServletRequest外观类,里面封装了各种操作request的常见方法,比如getParameter方法等。

Request.class中封装了 HttpRequest 接口能够提供的数据,是子系统的门面。实际项目中对request进行操作的时候,其实使用的都是RequestFacade这个外观类对象:

protected RequestFacade facade = null;

public HttpServletRequest getRequest() {
    if (facade == null) {
        facade = new RequestFacade(this);
    }
    return facade;
}

门面模式是一个很好的封装方法,一个子系统比较复杂时,比如算法或者业务比较复杂,就可以封装出一个或多个门面出来,项目的结构简单,而且扩展性非常好。

门面模式提供了外界对子系统的访问黑箱操作,无论内部怎么变化,对外部访问者来说,还是同一个门面,同一个方法。

参考:

设计模式 | 外观模式及典型应用

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