Фасад (шаблон проектирования)

Шаблон фасад (англ. Facade) — структурный шаблон проектирования, позволяющий скрыть сложность системы путём сведения всех возможных внешних вызовов к одному объекту, делегирующему их соответствующим объектам системы.

Фасад
Facade
Тип	структурный
Описан в Design Patterns	Да

ОписаниеПравить

 

ПроблемаПравить

Как обеспечить унифицированный интерфейс с набором разрозненных реализаций или интерфейсов, например, с подсистемой, если нежелательно сильное связывание с этой подсистемой или реализация подсистемы может измениться?

РешениеПравить

Определить одну точку взаимодействия с подсистемой — фасадный объект, обеспечивающий общий интерфейс с подсистемой, и возложить на него обязанность по взаимодействию с её компонентами. Фасад — это внешний объект, обеспечивающий единственную точку входа для служб подсистемы. Реализация других компонентов подсистемы закрыта и не видна внешним компонентам. Фасадный объект обеспечивает реализацию GRASP паттерна Устойчивый к изменениям (Protected Variations) с точки зрения защиты от изменений в реализации подсистемы.

Особенности примененияПравить

Шаблон применяется для установки некоторого рода политики по отношению к другой группе объектов. Если политика должна быть яркой и заметной, следует воспользоваться услугами шаблона Фасад. Если же необходимо обеспечить скрытность и аккуратность (прозрачность), более подходящим выбором является шаблон Заместитель (Proxy).

ПримерыПравить

C++Править

Исходный текст на языке C++

#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>
#include <string_view>
/** Абстрактный музыкант - не является обязательной составляющей паттерна, введен для упрощения кода */
class Musician {

    const char* name;

public:
    Musician(std::string_view name) {
        this->name = name.data();
    }

    virtual ~Musician() =default;

protected:
    void output(std::string_view text) {
        std::cout << this->name << " " << text << "." << std::endl;
    }
};

/** Конкретные музыканты */
class Vocalist: public Musician {

public:
    Vocalist(std::string_view name): Musician(name) {}

    void singCouplet(int coupletNumber) {
        std::string text = "спел куплет №";
        text += std::to_string(coupletNumber);
        output(text);
    }

    void singChorus() {
        output("спел припев");
    }
};

class Guitarist: public Musician {

public:
    Guitarist(std::string_view name): Musician(name) {}

    void playCoolOpening() {
        output("начинает с крутого вступления");
    }

    void playCoolRiffs() {
        output("играет крутые риффы");
    }

    void playAnotherCoolRiffs() {
        output("играет другие крутые риффы");
    }

    void playIncrediblyCoolSolo() {
        output("выдает невероятно крутое соло");
    }

    void playFinalAccord() {
        output("заканчивает песню мощным аккордом");
    }
};

class Bassist: public Musician {

public:
    Bassist(std::string_view name): Musician(name) {}

    void followTheDrums() {
        output("следует за барабанами");
    }

    void changeRhythm(std::string_view type) {
        std::string text = ("перешел на ритм ");
        text += type;
        text += "a";
        output(text);
    }

    void stopPlaying() {
        output("заканчивает играть");
    }
};

class Drummer: public Musician {

public:
    Drummer(std::string_view name): Musician(name) {}

    void startPlaying() {
        output("начинает играть");
    }

    void stopPlaying() {
        output("заканчивает играть");
    }
};

/** Фасад, в данном случае - знаменитая рок-группа */
class BlackSabbath {

    std::unique_ptr<Vocalist> vocalist;
    std::unique_ptr<Guitarist> guitarist;
    std::unique_ptr<Bassist> bassist;
    std::unique_ptr<Drummer> drummer;

public:

    BlackSabbath() {
        vocalist = std::make_unique<Vocalist>("Оззи Осборн");
        guitarist = std::make_unique<Guitarist>("Тони Айомми");
        bassist = std::make_unique<Bassist>("Гизер Батлер");
        drummer = std::make_unique<Drummer>("Билл Уорд");
    }

   void playCoolSong() {
        guitarist->playCoolOpening();
        drummer->startPlaying();
        bassist->followTheDrums();
        guitarist->playCoolRiffs();
        vocalist->singCouplet(1);
        bassist->changeRhythm("припев");
        guitarist->playAnotherCoolRiffs();
        vocalist->singChorus();
        bassist->changeRhythm("куплет");
        guitarist->playCoolRiffs();
        vocalist->singCouplet(2);
        bassist->changeRhythm("припев");
        guitarist->playAnotherCoolRiffs();
        vocalist->singChorus();
        bassist->changeRhythm("куплет");
        guitarist->playIncrediblyCoolSolo();
        guitarist->playCoolRiffs();
        vocalist->singCouplet(3);
        bassist->changeRhythm("припев");
        guitarist->playAnotherCoolRiffs();
        vocalist->singChorus();
        bassist->changeRhythm("куплет");
        guitarist->playCoolRiffs();
        bassist->stopPlaying();
        drummer->stopPlaying();
        guitarist->playFinalAccord();
    }
};

int main() {
    std::cout << "OUTPUT:" << std::endl;
    BlackSabbath band;
    band.playCoolSong();
    return 0;
}

/**
 * OUTPUT:
 * Тони Айомми начинает с крутого вступления.
 * Билл Уорд начинает играть.
 * Гизер Батлер следует за барабанами.
 * Тони Айомми играет крутые риффы.
 * Оззи Осборн спел куплет №1.
 * Гизер Батлер перешел на ритм припевa.
 * Тони Айомми играет другие крутые риффы.
 * Оззи Осборн спел припев.
 * Гизер Батлер перешел на ритм куплетa.
 * Тони Айомми играет крутые риффы.
 * Оззи Осборн спел куплет №2.
 * Гизер Батлер перешел на ритм припевa.
 * Тони Айомми играет другие крутые риффы.
 * Оззи Осборн спел припев.
 * Гизер Батлер перешел на ритм куплетa.
 * Тони Айомми выдает невероятно крутое соло.
 * Тони Айомми играет крутые риффы.
 * Оззи Осборн спел куплет №3.
 * Гизер Батлер перешел на ритм припевa.
 * Тони Айомми играет другие крутые риффы.
 * Оззи Осборн спел припев.
 * Гизер Батлер перешел на ритм куплетa.
 * Тони Айомми играет крутые риффы.
 * Гизер Батлер заканчивает играть.
 * Билл Уорд заканчивает играть.
 * Тони Айомми заканчивает песню мощным аккордом.
 */

JavaScriptПравить

Исходный текст на языке JavaScript

/* Complex parts */
function SubSystem1() {
	this.method1 = function() {
		console.log("вызван SubSystem1.method1");
	};
}
function SubSystem2() {
	this.method2 = function() {
		console.log("вызван SubSystem2.method2");
	};
	this.methodB = function() {
		console.log("вызван SubSystem2.methodB");
	};
}

/* Facade */
function Facade() {
	var s1 = new SubSystem1(),
	    s2 = new SubSystem2();
	
	this.m1 = function() {
		console.log("вызван Facade.m1");
		s1.method1();
		s2.method2();
	};

	this.m2 = function() {
		console.log("вызван Facade.m2");
		s2.methodB();
	};
}

/* Client */
function test() {
	var facade = new Facade();
	facade.m1();
	facade.m2();       
}

test();
/*
Выведет:
"вызван Facade.m1"
  "вызван SubSystem1.method1"
  "вызван SubSystem2.method2"
"вызван Facade.m2"
  "вызван SubSystem2.methodB"
*/

CoffeeScriptПравить

Исходный текст на языке CoffeeScript

# Загрузчик изображений
class ImageLoader
	loadImage = (src) ->
		# ...

	constructor : (hash = {}) ->
		@images = {}
		@images[name] = loadImage(src) for name, src of hash

# Загрузчик аудио
class SoundLoader
	loadSound = (src) ->
		# ...

	constructor : (hash = {}) ->
		@sounds = {}
		@sounds[name] = loadSound(src) for name, src of hash

# Фасад
class Loader
	constructor : ({images, sounds}) ->
		@images = new ImageLoader(images).images
		@sounds = new SoundLoader(sounds).sounds
	
	sound : (name) ->
		@sounds[name]
	
	image : (name) ->
		@images[name]

PHPПравить

Исходный текст на языке PHP

/**
 * Реализации отдельных частей компьютера.
 * У каждого метода классов имеется какая-то реализация, в данном примере она опущена.
 */

/**
 * Class CPU, отвечает за работу процессора
 */
class CPU
{
    public function freeze() {}
    public function jump($position) {}
    public function execute() {}
}

/**
 * Class Memory, отвечает за работу памяти
 */
class Memory
{
    const BOOT_ADDRESS = 0x0005;
    public function load($position, $data) {}
}

/**
 * Class HardDrive, отвечает за работу жёсткого диска
 */
class HardDrive
{
    const BOOT_SECTOR = 0x001;
    const SECTOR_SIZE = 64;
    public function read($lba, $size) {}
}

/**
 * Пример шаблона "Фасад"
 * В качестве унифицированного объекта выступает Компьютер.
 * За этим объектом будут скрыты все детали работы его внутренних частей.
 */
class Computer
{
    protected $cpu;
    protected $memory;
    protected $hardDrive;

    /**
     * Computer constructor.
     * Инициализируем части
     */
    public function __construct()
    {
        $this->cpu = new CPU();
        $this->memory = new Memory();
        $this->hardDrive = new HardDrive();
    }

    /**
     * Упрощённая обработка поведения "запуск компьютера"
     */
    public function startComputer()
    {
        $cpu = $this->cpu;
        $memory = $this->memory;
        $hardDrive = $this->hardDrive;

        $cpu->freeze();
        $memory->load(
            $memory::BOOT_ADDRESS,
            $hardDrive->read($hardDrive::BOOT_SECTOR, $hardDrive::SECTOR_SIZE)
        );
        $cpu->jump($memory::BOOT_ADDRESS);
        $cpu->execute();
    }
}

/**
 * Пользователям компьютера предоставляется Фасад (компьютер),
 * который скрывает все сложность работы с отдельными компонентами.
 */
$computer = new Computer();
$computer->startComputer();

PythonПравить

Исходный текст на языке Python

# Сложные части системы
class CPU(object):
    def __init__(self):
        # ...
        pass

    def freeze(self):
        # ...
        pass

    def jump(self, address):
        # ...
        pass

    def execute(self):
        # ...
        pass

class Memory(object):
    def __init__(self):
        # ...
        pass

    def load(self, position, data):
        # ...
        pass

class HardDrive(object):
    def __init__(self):
        # ...
        pass

    def read(self, lba, size):
        # ...
        pass

# Фасад
class Computer(object):
    def __init__(self):
        self._cpu = CPU()
        self._memory = Memory()
        self._hardDrive = HardDrive()

    def startComputer(self):
        self._cpu.freeze()
        self._memory.load(BOOT_ADDRESS, self._hardDrive.read(BOOT_SECTOR, SECTOR_SIZE))
        self._cpu.jump(BOOT_ADDRESS)
        self._cpu.execute()

# Клиентская часть
if __name__ == "__main__":
    facade = Computer()
    facade.startComputer()

C#Править

Исходный текст на языке C#

using System;

namespace Library
{
    /// <summary>
    /// Класс подсистемы
    /// </summary>
    /// <remarks>
    /// <li>
    /// <lu>реализует функциональность подсистемы;</lu>
    /// <lu>выполняет работу, порученную объектом <see cref="Facade"/>;</lu>
    /// <lu>ничего не "знает" о существовании фасада, то есть не хранит ссылок на него;</lu>
    /// </li>
    /// </remarks>
    internal class SubsystemA
    {
        internal string A1()
        {
            return "Subsystem A, Method A1\n";
        }
        internal string A2()
        {
            return "Subsystem A, Method A2\n";
        }
    }
    internal class SubsystemB
    {
        internal string B1()
        {
            return "Subsystem B, Method B1\n";
        }
    }
    internal class SubsystemC
    {
        internal string C1()
        {
            return "Subsystem C, Method C1\n";
        }
    }
}

/// <summary>
/// Facade - фасад
/// </summary>
/// <remarks>
/// <li>
/// <lu>"знает", каким классами подсистемы адресовать запрос;</lu>
/// <lu>делегирует запросы клиентов подходящим объектам внутри подсистемы;</lu>
/// </li>
/// </remarks>
public class Facade
{
    Library.SubsystemA a = new Library.SubsystemA();
    Library.SubsystemB b = new Library.SubsystemB();
    Library.SubsystemC c = new Library.SubsystemC();

    public void Operation1()
    {
        Console.WriteLine("Operation 1\n" +
        a.A1() +
        a.A2() +
        b.B1());
    }
    public void Operation2()
    {
        Console.WriteLine("Operation 2\n" +
        b.B1() +
        c.C1());
    }
}

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Facade facade = new Facade();

        facade.Operation1();
        facade.Operation2();

        // Wait for user
        Console.Read();
    }
}

RubyПравить

Исходный текст на языке ruby

module Library

    # <summary>
    # Класс подсистемы
    # </summary>
    # <remarks>
    # <li>
    # <lu>реализует функциональность подсистемы;</lu>
    # <lu>выполняет работу, порученную объектом <see cref="Facade"/>;</lu>
    # <lu>ничего не "знает" о существовании фасада, то есть не хранит ссылок на него;</lu>
    # </li>
    # </remarks>
    class SubsystemA
        def a1;  "Subsystem A, Method a1\n";  end
        def a2;  "Subsystem A, Method a2\n";  end
    end

    class SubsystemB
        def b1;  "Subsystem B, Method b1\n"; end
    end

    class SubsystemC
        def c1;  "Subsystem C, Method c1\n"; end
    end
end

# <summary>
# Facade - фасад
# </summary>
# <remarks>
# <li>
# <lu>"знает", каким классами подсистемы адресовать запрос;</lu>
# <lu>делегирует запросы клиентам подходящим объектам внутри подсистемы;</lu>
# </li>
# </remarks>
class Facade

    def initialize
        @a = Library::SubsystemA.new;
        @b = Library::SubsystemB.new;
        @c = Library::SubsystemC.new;
    end

    def operation1
        puts "Operation 1\n" +
        @a.a1 +
        @a.a2 +
        @b.b1
    end

    def operation2
        puts "Operation 2\n" +
        @b.b1() +
        @c.c1()
    end
end

facade = Facade.new
facade.operation1
facade.operation2

# Wait for user
gets

VB.NETПравить

Исходный текст на языке VB.NET

Namespace Library

    'Класс подсистемы
    '  . реализует функциональность подсистемы
    '  . выполняет работу, порученную объектом Facade
    '  . ничего не "знает" о существовании фасада, то есть не хранит ссылок на него
    Friend Class SubsystemA
        Friend Function A1() As String
            Return "Subsystem A, Method A1" & vbCrLf
        End Function

        Friend Function A2() As String
            Return "Subsystem A, Method A2" & vbCrLf
        End Function
    End Class

    Friend Class SubsystemB
        Friend Function B1() As String
            Return "Subsystem B, Method B1" & vbCrLf
        End Function
    End Class

    Friend Class SubsystemC
        Friend Function C1() As String
            Return "Subsystem C, Method C1" & vbCrLf
        End Function
    End Class

End Namespace

'Facade - фасад
'  . "знает", каким классами подсистемы адресовать запрос
'  . делегирует запросы клиентов подходящим объектам внутри подсистемы
Public NotInheritable Class Facade

    Private Sub New()
    End Sub

    Shared a As New Library.SubsystemA()
    Shared b As New Library.SubsystemB()
    Shared c As New Library.SubsystemC()

    Public Shared Sub Operation1()
        Console.WriteLine("Operation 1" & vbCrLf & a.A1() & a.A2() & b.B1())
    End Sub

    Public Shared Sub Operation2()
        Console.WriteLine("Operation 2" & vbCrLf & b.B1() & c.C1())
    End Sub
End Class

Class Program

    Shared Sub Main()
        Facade.Operation1()
        Facade.Operation2()

        'Ожидаем действия пользователя
        Console.Read()
    End Sub
End Class

DelphiПравить

Исходный текст на языке Delphi

program FacadePattern;

{$APPTYPE CONSOLE}

uses
  SysUtils;

type
  TComputer = class
  public
    procedure PlugIn;
    procedure PowerMonitor;
    procedure Power;
  end;

  procedure TComputer.PlugIn;
  begin
    WriteLn('Included in the network');
  end;

  procedure TComputer.PowerMonitor;
  begin
    WriteLn('Turn on the monitor');
  end;

  procedure TComputer.Power;
  begin
    WriteLn('Turn the system unit');
  end;

type
  TNotebook = class
    procedure Power;
  end;

  procedure TNotebook.Power;
  begin
    WriteLn('Press the power button');
  end;

type
  TKettle = class
    procedure PlugIn;
    procedure Power;
  end;

  procedure TKettle.Power;
  begin
    WriteLn('Press the power button');
  end;

  procedure TKettle.PlugIn;
  begin
    WriteLn('Included in the network');
  end;

type
  TFacade = class
  public
    procedure PowerOn(aDevice: TObject);
  end;

  procedure TFacade.PowerOn(aDevice: TObject);
  begin
    if aDevice is TComputer then
      with TComputer(aDevice) do
      begin
        PlugIn;
        PowerMonitor;
        Power;
      end;

    if aDevice is TNotebook then
      with TNotebook(aDevice) do
        Power;

    if aDevice is TKettle then
      with TKettle(aDevice) do
      begin
        PlugIn;
        Power;
      end;

    WriteLn
  end;

begin
  with TFacade.Create do
  try
    PowerOn(TComputer.Create);
    PowerOn(TNotebook.Create);
    PowerOn(TKettle.Create);
  finally
    Free;
  end;
  ReadLn;
end.

JavaПравить

Исходный текст на языке Java

/* Complex parts */

class CPU {
    public void freeze() {
        System.out.println("freeze");
    }

    public void jump(long position) {
        System.out.println("jump position = " + position);
    }

    public void execute() {
        System.out.println("execute");
    }
}

class Memory {
    public void load(long position, byte[] data) {
        System.out.println("load position = " + position + ", data = " + data);
    }
}

class HardDrive {
    public byte[] read(long lba, int size) {
        System.out.println("read lba = " + lba + ", size = " + size);
        return new byte[size];
    }
}

/* Facade */

class Computer {
    private final static long BOOT_ADDRESS = 1L;
    private final static long BOOT_SECTOR = 2L;
    private final static int SECTOR_SIZE = 3;

    private CPU cpu;
    private Memory memory;
    private HardDrive hardDrive;

    public Computer() {
        this.cpu = new CPU();
        this.memory = new Memory();
        this.hardDrive = new HardDrive();
    }

    public void startComputer() {
        cpu.freeze();
        memory.load(BOOT_ADDRESS, hardDrive.read(BOOT_SECTOR, SECTOR_SIZE));
        cpu.jump(BOOT_ADDRESS);
        cpu.execute();
    }
}

/* Client */

class Application {
    public static void main(String[] args) {
        Computer computer = new Computer();
	    computer.startComputer();
    }
}

HaxeПравить

Исходный текст на языке Haxe

/**
 * Реализации отдельных частей компьютера.
 * У каждого метода классов имеется какая-то реализация, в данном примере она опущена.
 */

/**
 * Class CPU, отвечает за работу процессора
 */
class CPU {
    public function new() {
        
    }
    public function freeze():Void {
        //...
    }
    
    public function jump(position:Int):Void {
        //...
    }
    
    public function execute():Void { 
        //...
    }
}

/**
 * Class Memory, отвечает за работу памяти
 */
class Memory {
    public static inline var BOOT_ADDRESS:Int = 0x0005;
    public function new() {
        
    }
    
    public function load(position:Int, data:haxe.io.Bytes):Void {
        //...
    }
}

/**
 * Class HardDrive, отвечает за работу жёсткого диска
 */
class HardDrive {
    public static inline var BOOT_SECTOR:Int = 0x001;
    public static inline var SECTOR_SIZE:Int = 64;
    public function new() {
        
    }
    public function read(lba:Int, size:Int):haxe.io.Bytes {
        //...
        return null;
    }
}

/**
 * Пример шаблона "Фасад"
 * В качестве унифицированного объекта выступает Компьютер.
 * За этим объектом будут скрыты, все детали работы его внутренних частей.
 */
class Computer {
    private var cpu:CPU;
    private var memory:Memory;
    private var hardDrive:HardDrive;

    /**
     * Computer constructor.
     * Инициализируем части
     */
    public function new() {
        this.cpu = new CPU();
        this.memory = new Memory();
        this.hardDrive = new HardDrive();
    }

    /**
     * Упрощённая обработка поведения "запуск компьютера"
     */
    public function startComputer():Void {
        cpu.freeze();
        memory.load(
            Memory.BOOT_ADDRESS, 
            hardDrive.read(HardDrive.BOOT_SECTOR, HardDrive.SECTOR_SIZE)
        );
        cpu.jump(Memory.BOOT_ADDRESS);
        cpu.execute();
    }
}

/**
 * Пользователям компьютера предоставляется Фасад (компьютер),
 * который скрывает все сложность работы с отдельными компонентами.
 */
class Application {
    public static function main():Void {
        var computer:Computer = new Computer();
	    computer.startComputer();
    }
}

SwiftПравить

Исходный текст на языке Swift

// Logic
class CPU {
    
    public func freeze() -> String {
        return "Freezing processor."
    }
    
    public func jump(position: String) -> String {
        return "Jumping to: \(position)"
    }
    
    public func execute() -> String {
        return "Executing."
    }
    
}

class Memory {
    
    public func load(position: String, data: String) -> String {
        return "Loading from \(position) data: \(data)"
    }
    
}

class HardDrive {
    
    public func read(lba: String, size: String) -> String {
        return "Some data from sector \(lba) with size \(size)"
    }
    
}

//Facade
class ComputerFacade {
    
    private let cpu = CPU()
    private let memory = Memory()
    private let hardDrive = HardDrive()
    
    
    public func start() {
        cpu.freeze()
        let ssd = hardDrive.read(lba: "100", size: "1024")
        memory.load(position: "0x00", data: ssd)
        cpu.jump(position: "0x00")
        cpu.execute()
    }
    
}


// Client
let pc = ComputerFacade()
pc.start()

ЛитератураПравить

• Э. Гамма, Р. Хелм, Р. Джонсон, Дж. Влиссидес. Приемы объектно-ориентированного проектирования. Паттерны проектирования = Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software. — СПб.: «Питер», 2007. — С. 366. — ISBN 978-5-469-01136-1. (также ISBN 5-272-00355-1)

Источники и ссылкиПравить

• Паттерн Facade (фасад) — назначение, описание, особенности и реализация на C++.
• Паттерны для масштабируемых JavaScript-приложений. Глава 9. Паттерн «Фасад» — описание, пример реализации.