Паттерны проектирования фасад. Remote Facade (Парадный вход)

Почитать описание других паттернов.

Проблема

Описание

Таким образом, минимизация зависимости подсистем, а также снижение объема передаваемой между ними информации - одна из основных задач проектирования.

Один из способов решения данной задачи - использование паттерна «Фасад».

Паттерн «Фасад» предоставляет унифицированный интерфейс вместо набора интерфейсов некоторой подсистемы. Фасад определяет интерфейс более высокого уровня, кото-
рый упрощает использование подсистемы.

Практическая задача

Диаграмма классов

Реализация на С#

using System;
using System.Collections.Generic ;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Security;

namespace Facade
{
//Абстрактный класс пользователя
abstract class User
{
protected string username;
protected string passwd;

public abstract string getUserRole();

public string getPasswdHash()
{
// Это строка не несет какой-либой смысловой нагрузки.
// Безусловно, таким образом мы получаем небезопасный хеш-код пароля
return passwd.GetHashCode().ToString();
}
}

// Уточнение пользователя, в качестве пользователя по-умолчанию
class DefaultUser: User
{
public DefaultUser(string username, string passwd)
{
this .username = username;
this .passwd = passwd;
}

{
return "DEFAULT_USER" ;
}
}

// Уточнение пользователя, в качестве администратора
class Administrator: User
{
public Administrator(string username, string passwd)
{
this .username = username;
this .passwd = passwd;
}

public override string getUserRole()
{
return "ADMINISTRATOR" ;
}

// Интерфейс доступа к базе данных
interface DB
{
User search(string username);
}

// Реализация интерфейса БД для SQLite
class SQLiteDB: DB
{
public SQLiteDB(string filename)
{
// Инициализация драйвера БД
}

public User search(string username)
{
// Заглушка
throw new NotImplementedException();
}
}

// Авторизация пользователя
public void authorizate(string username, string passwd)
{
DB db = new SQLiteDB("db.sqlite" );
User user = db.search(username);
if (user.getPasswdHash() == passwd)
{
// все хорошо, пользователь опознан
}
else
{
// что-то пошло не так
throw new SecurityException("Wrong password or username!" );
}
}
}

class Program
{
static void Main(string args)
{
// Вымышленный пользователь
string username = "Vasya" ;
string passwd = "qwerty" .GetHashCode().ToString();

Authorizator auth = new Authorizator();
try
{
auth.authorizate(username, passwd);
}
catch (SecurityException ex)
{
// Пользователь не прошел аутентификацию
}
}
}
}

* This source code was highlighted with Source Code Highlighter .

Фасад - это структурный паттерн проектирования, который предоставляет простой интерфейс к сложной системе классов, библиотеке или фреймворку.

Проблема

Вашему коду приходится работать с большим количеством объектов некой сложной библиотеки или фреймворка. Вы должны самостоятельно инициализировать эти объекты, следить за правильным порядком зависимостей и так далее.

В результате бизнес-логика ваших классов тесно переплетается с деталями реализации сторонних классов. Такой код довольно сложно понимать и поддерживать.

Решение

Фасад - это простой интерфейс для работы со сложной подсистемой, содержащей множество классов. Фасад может иметь урезанный интерфейс, не имеющий 100% функциональности, которой можно достичь, используя сложную подсистему напрямую. Но он предоставляет именно те фичи, которые нужны клиенту, и скрывает все остальные.

Фасад полезен, если вы используете какую-то сложную библиотеку со множеством подвижных частей, но вам нужна только часть её возможностей.

К примеру, программа, заливающая видео котиков в социальные сети, может использовать профессиональную библиотеку сжатия видео. Но все, что нужно клиентскому коду этой программы - простой метод encode(filename, format) . Создав класс с таким методом, вы реализуете свой первый фасад.

Аналогия из жизни

Когда вы звоните в магазин и делаете заказ по телефону, сотрудник службы поддержки является вашим фасадом ко всем службам и отделам магазина. Он предоставляет вам упрощённый интерфейс к системе создания заказа, платёжной системе и отделу доставки.

Структура

Фасад предоставляет быстрый доступ к определённой функциональности подсистемы. Он «знает», каким классам нужно переадресовать запрос, и какие данные для этого нужны.

Дополнительный фасад можно ввести, чтобы не «захламлять» единственный фасад разнородной функциональностью. Он может использоваться как клиентом, так и другими фасадами.

Сложная подсистема состоит из множества разнообразных классов. Для того, чтобы заставить их что-то делать, нужно знать подробности устройства подсистемы, порядок инициализации объектов и так далее.

Классы подсистемы не знают о существовании фасада и работают друг с другом напрямую.

Клиент использует фасад вместо прямой работы с объектами сложной подсистемы.

Псевдокод

В этом примере Фасад упрощает работу со сложным фреймворком видеоконвертации.

Пример изоляции множества зависимостей в одном фасаде.

Вместо непосредственной работы с дюжиной классов, фасад предоставляет коду приложения единственный метод для конвертации видео, который сам заботится о том, чтобы правильно сконфигурировать нужные объекты фреймворка и получить требуемый результат.

// Классы сложного стороннего фреймворка конвертации видео. Мы // не контролируем этот код, поэтому не можем его упростить. class VideoFile // ... class OggCompressionCodec // ... class MPEG4CompressionCodec // ... class CodecFactory // ... class BitrateReader // ... class AudioMixer // ... // Вместо этого мы создаём Фасад - простой интерфейс для работы // со сложным фреймворком. Фасад не имеет всей функциональности // фреймворка, но зато скрывает его сложность от клиентов. class VideoConverter is method convert(filename, format):File is file = new VideoFile(filename) sourceCodec = new CodecFactory.extract(file) if (format == "mp4") destinationCodec = new MPEG4CompressionCodec() else destinationCodec = new OggCompressionCodec() buffer = BitrateReader.read(filename, sourceCodec) result = BitrateReader.convert(buffer, destinationCodec) result = (new AudioMixer()).fix(result) return new File(result) // Приложение не зависит от сложного фреймворка конвертации // видео. Кстати, если вы вдруг решите сменить фреймворк, вам // нужно будет переписать только класс фасада. class Application is method main() is convertor = new VideoConverter() mp4 = convertor.convert("funny-cats-video.ogg", "mp4") mp4.save()

Применимость

Когда вам нужно представить простой или урезанный интерфейс к сложной подсистеме.

Часто подсистемы усложняются по мере развития программы. Применение большинства паттернов приводит к появлению меньших классов, но в бóльшем количестве. Такую подсистему проще повторно использовать, настраивая её каждый раз под конкретные нужды, но вместе с тем, применять подсистему без настройки становится труднее. Фасад предлагает определённый вид системы по умолчанию, устраивающий большинство клиентов.

Когда вы хотите разложить подсистему на отдельные слои.

Используйте фасады для определения точек входа на каждый уровень подсистемы. Если подсистемы зависят друг от друга, то зависимость можно упростить, разрешив подсистемам обмениваться информацией только через фасады.

Например, возьмём ту же сложную систему видеоконвертации. Вы хотите разбить её на слои работы с аудио и видео. Для каждой из этих частей можно попытаться создать фасад и заставить классы аудио и видео обработки общаться друг с другом через эти фасады, а не напрямую.

Шаги реализации

Определите, можно ли создать более простой интерфейс, чем тот, который предоставляет сложная подсистема. Вы на правильном пути, если этот интерфейс избавит клиента от необходимости знать о подробностях подсистемы.

Создайте класс фасада, реализующий этот интерфейс. Он должен переадресовывать вызовы клиента нужным объектам подсистемы. Фасад должен будет позаботиться о том, чтобы правильно инициализировать объекты подсистемы.

Вы получите максимум пользы, если клиент будет работать только с фасадом. В этом случае изменения в подсистеме будут затрагивать только код фасада, а клиентский код останется рабочим.

Перед прочтением ознакомьтесь с , в котором описаны принятые соглашения и понятия. Данная статья дополняется с некоторой периодичностью, так что если вы ее читали ранее, не факт что данные не изменились.

Facade (Фасад) относиться к классу структурных паттернов. Представляет собой унифицированный интерфейс вместо набора интерфейсов некоторой подсистемы. Паттерн фасад определяет интерфейс более высокого уровня, который упрощает использование подсистем.

Разбиение на подсистемы сложной системы позволяет упростить процесс проектирования, а также помогает максимально снизить зависимости одной подсистемы от другой. Однако это приводит к тому, что использовать такие подсистемы вместе становиться довольно сложно. Один из способов решения этой проблемы является ввод паттерна фасад.

Это один из тех паттернов, у которого нет четкой реализации, так как она зависит от конкретной системы. В общем случае нам надо выполнить такое преобразование:

В сером прямоугольнике находятся наши подсистемы, которые имеют некоторые зависимости между собой (могут и не иметь). Тремя верхними блоками обозначаются три участка клиентского кода, в которых он взаимодействует с этой подсистемой. Наша задача, сделать простой, единый интерфейс, через которого было бы достаточно для взаимодействия с подсистемами в рамках поставленной задачи, т.е. нам не нужно делать универсальный интерфейс, на все случаи жизни, так как это в большинстве случаев излишне и ведет к усложнению взаимодействия, увеличению времени разработки.

Ниже приведен набросок одной из реализаций:

/** * SystemA */ class Bank { public function OpenTransaction() {} public function CloseTransaction() {} public function transferMoney($amount) {} } /** * SystemB */ class Client { public function OpenTransaction() {} public function CloseTransaction() {} public function transferMoney($amount) {} } /** * SystemC */ class Log { public function logTransaction() {} } class Facade { public function transfer($amount) { $Bank = new Bank(); $Client = new Client(); $Log = new Log(); $Bank->OpenTransaction(); $Client->OpenTransaction(); $Log->logTransaction("Transaction open"); $Bank->transferMoney(-$amount); $Log->logTransaction("Transfer money from bank"); $Client->transferMoney($amount); $Log->logTransaction("Transfer money to client"); $Bank->CloseTransaction(); $Client->CloseTransaction(); $Log->logTransaction("Transaction close"); } } // Client code $Transfer = new Facade(); $Transfer->transfer(1000);

Фасад (Facade ) — это поведенческий шаблон проектирования. Данный шаблон позволяет скрыть сложность системы путём сведения всех возможных вызовов к одному объекту, делегирующему их соответствующих объектам системы.

Простейшая схема работы паттерна:

Представим, что ми пишем программное обеспечение для микроволновой печи. Для простоты представим, что у неё есть только следующие функции: поворот влево и вправо, установка необходимой мощности, оповещение о начале и завершении работы.

Для того, чтобы приготовить вкусное блюдо, что-то разогреть или разморозить, необходимо выполнить определённое количество различных действий, в определённой последовательности. Например при разморозке, необходимо начиная с высоких мощностей несколько раз сбрасывать мощность, при этом вращая платформу с продуктом.

Если бы пользователю приходилось самому следить за каждым шагом процесса, то это было бы очень времязатратно и неэффективно. Ведь все знают, что на современной микроволновке достаточно выбрать нужную программу и нажать старт, после чего она сама сделает всё что необходимо, а по завершению оповестит пользователя.

Шаблон проектирования «фасад» занимается именно такими случаями. Он позволяет спрятать всю сложность процесса за простым интерфейсом.

Создадим классы для работы привода микроволновки (вращения), мощности и оповещения.

В классе привода, будет всего 2 действия: поворот направо и поворот налево.

Class Drive { public void TurlLeft() { Console.WriteLine("Повернуть влево"); } public void TurlRight() { Console.WriteLine("Повернуть вправо"); } }

В классе задающем мощность, добавлено свойство для получения и установки необходимой мощности работы.

Class Power { private int _power; public int MicrowavePower { get { return _power; } set { _power = value; Console.WriteLine("Задана мощность {0}w ", _power); } } }

В классе оповещения добавлены методы для оповещения о начале и завершении работы.

Class Notification { public void StopNotification() { Console.WriteLine("Пик-пик-пик - операция завершена"); } public void StartNotification() { Console.WriteLine("Пик - начат процесс готовки"); } }

Осталось реализовать сам класс микроволновой печи. В данном примере он же будет являться фасадом. В классе реализуем методы для разморозки и разогрева продуктов.

Class Microwave { private Drive _drive; private Power _power; private Notification _notification; public Microwave(Drive drive, Power power, Notification notification) { _drive = drive; _power = power; _notification = notification; } public void Defrost() { _notification.StartNotification(); _power.MicrowavePower = 1000; _drive.TurlRight(); _drive.TurlRight(); _power.MicrowavePower = 500; _drive.TurlLeft(); _drive.TurlLeft(); _power.MicrowavePower = 200; _drive.TurlRight(); _drive.TurlRight(); _power.MicrowavePower = 0; _notification.StopNotification(); } public void Heating() { _notification.StartNotification(); _power.MicrowavePower = 350; _drive.TurlRight(); _drive.TurlRight(); _drive.TurlRight(); _drive.TurlRight(); _drive.TurlRight(); _drive.TurlLeft(); _drive.TurlLeft(); _drive.TurlRight(); _drive.TurlRight(); _drive.TurlLeft(); _drive.TurlLeft(); _drive.TurlLeft(); _drive.TurlLeft(); _power.MicrowavePower = 0; _notification.StopNotification(); } }

Вот и всё, пример готов, осталось протестировать.

Var drive = new Drive(); var power = new Power(); var notification = new Notification(); var microwave = new Microwave.Microwave(drive, power, notification); Console.WriteLine("Разморозим"); microwave.Defrost(); Console.WriteLine(); Console.WriteLine("Подогреем"); microwave.Heating();

Результат будет следующий:

Последнее обновление: 31.10.2015

Фасад (Facade) представляет шаблон проектирования, который позволяет скрыть сложность системы с помощью предоставления упрощенного интерфейса для взаимодействия с ней.

Когда использовать фасад?

Когда имеется сложная система, и необходимо упростить с ней работу. Фасад позволит определить одну точку взаимодействия между клиентом и системой.

Когда надо уменьшить количество зависимостей между клиентом и сложной системой. Фасадные объекты позволяют отделить, изолировать компоненты системы от клиента и развивать и работать с ними независимо.

Когда нужно определить подсистемы компонентов в сложной системе. Создание фасадов для компонентов каждой отдельной подсистемы позволит упростить взаимодействие между ними и повысить их независимость друг от друга.

В UML общую схему фасада можно представить следующим образом:

Формальное определение программы в C# может выглядеть так:

Class SubsystemA { public void A1() {} } class SubsystemB { public void B1() {} } class SubsystemC { public void C1() {} } public class Facade { SubsystemA subsystemA; SubsystemB subsystemB; SubsystemC subsystemC; public Facade(SubsystemA sa, SubsystemB sb, SubsystemC sc) { subsystemA = sa; subsystemB = sb; subsystemC = sc; } public void Operation1() { subsystemA.A1(); subsystemB.B1(); subsystemC.C1(); } public void Operation2() { subsystemB.B1(); subsystemC.C1(); } } class Client { public void Main() { Facade facade = new Facade(new SubsystemA(), new SubsystemB(), new SubsystemC()); facade.Operation1(); facade.Operation2(); } }

Участники

Классы SubsystemA , SubsystemB , SubsystemC и т.д. являются компонентами сложной подсистемы, с которыми должен взаимодействовать клиент

Client взаимодействует с компонентами подсистемы

Facade - непосредственно фасад, который предоставляет интерфейс клиенту для работы с компонентами

Рассмотрим применение паттерна в реальной задаче. Думаю, большинство программистов согласятся со мной, что писать в Visual Studio код одно удовольствие по сравнению с тем, как писался код ранее до появления интегрированных сред разработки. Мы просто пишем код, нажимаем на кнопку и все - приложение готово. В данном случае интегрированная среда разработки представляет собой фасад, который скрывает всю сложность процесса компиляции и запуска приложения. Теперь опишем этот фасад в программе на C#:

Class Program { static void Main(string args) { TextEditor textEditor = new TextEditor(); Compiller compiller = new Compiller(); CLR clr = new CLR(); VisualStudioFacade ide = new VisualStudioFacade(textEditor, compiller, clr); Programmer programmer = new Programmer(); programmer.CreateApplication(ide); Console.Read(); } } // текстовый редактор class TextEditor { public void CreateCode() { Console.WriteLine("Написание кода"); } public void Save() { Console.WriteLine("Сохранение кода"); } } class Compiller { public void Compile() { Console.WriteLine("Компиляция приложения"); } } class CLR { public void Execute() { Console.WriteLine("Выполнение приложения"); } public void Finish() { Console.WriteLine("Завершение работы приложения"); } } class VisualStudioFacade { TextEditor textEditor; Compiller compiller; CLR clr; public VisualStudioFacade(TextEditor te, Compiller compil, CLR clr) { this.textEditor = te; this.compiller = compil; this.clr = clr; } public void Start() { textEditor.CreateCode(); textEditor.Save(); compiller.Compile(); clr.Execute(); } public void Stop() { clr.Finish(); } } class Programmer { public void CreateApplication(VisualStudioFacade facade) { facade.Start(); facade.Stop(); } }

В данном случае компонентами системы являются класс текстового редактора TextEditor, класс компилятора Compiller и класс общеязыковой среды выполнения CLR. Клиентом выступает класс программиста, фасадом - класс VisualStudioFacade, который через свои методы делегирует выполнение работы компонентам и их методам.

При этом надо учитывать, что клиент может при необходимости обращаться напрямую к компонентам, например, отдельно от других компонентов использовать текстовый редактор. Но в виду сложности процесса создания приложения лучше использовать фасад. Также это не единственный возможный фасад для работы с данными компонентами. При необходимости можно создавать альтернативные фасады также, как в реальной жизни мы можем использовать альтернативные среды разработки.