Фасад (шаблон проектирования)

Фасад
Фасад
	Facade
Тип	структурный
Описан в Design Patterns	Да

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.

Описание

Проблема

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?

Решение

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 применения

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).

Примеры

C++

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.  */

JavaScript

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" */

CoffeeScript

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]

PHP

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();

Python

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#

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();     } }

Ruby

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.NET

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

Delphi

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.

Java

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();     } }

Haxe

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();     } }

Swift

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()

Литература

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 ссылки

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

Шаблоны проектирования
Основные	Делегирования (Delegation) Интерфейс (Interface) Неизменяемый объект (Immutable) Функционального дизайна (Functional design)
Порождающие	Абстрактная фабрика (Abstract factory) Объектный пул (Object pool) Одиночка (Singleton) Отложенная инициализация (Lazy initialization) Прототип (Prototype) Строитель (Builder) Фабричный метод (Factory method)
Структурные	Адаптер (Adapter) Выделение частного класса данных (Private class data) Декоратор (Decorator) Заместитель (Proxy) Компоновщик (Composite) Мост (Bridge) Приспособленец (Flyweight) Фасад (Facade)
Поведенческие	Интерпретатор (Interpreter) Итератор (Iterator) Команда (Command) Наблюдатель (Observer) Посетитель (Visitor) Посредник (Mediator) Состояние (State) Стратегия (Strategy) Хранитель (Memento) Null Object Цепочка обязанностей (Chain of responsibility) Шаблонный метод (Template method)
Параллельного программирования	Блокировка с двойной проверкой Однопоточное выполнение Планировщик Производитель-потребитель Активный объект
Архитектурные	ActiveRecord MVC (расширение HMVC) MVP MVVM PAC Клиент — сервер Локатор служб
Шаблоны Java EE	Шаблоны_J2EE
Прочие шаблоны	Внедрение зависимости
Книги	Design Patterns
Персоналии	Кристофер Александер Эрих Гамма Джон Влиссидес Гради Буч Кент Бек Говард Каннингем Мартин Фаулер Роберт Мартин