1. 定義
外觀模式(Facade Pattern)又叫門面模式，指提供一個統一的接口去訪問多個子系統的多個不同的接口，為子系統中的一組接口提供統一的高層接口。使得子系統更容易使用，不僅簡化類中的接口，而且實現調用者和接口的解耦。
2. 類圖
該設計模式由以下角色組成
門面角色：
外觀模式的核心。它被客戶角色調用,它熟悉子系統的功能。內部根據客戶角色的需求預定了幾種功能的組合 子系統角色:實現了子系統的功能。它對客戶角色和Facade是未知的。
子系統角色:
實現了子系統的功能。它對客戶角色和Facade是未知的
客戶角色
通過調用Facede來完成要實現的功能
門面模式類圖
3. 一個生活中的例子
比如常見的空調、冰箱、洗衣機，內部結構都并不簡單，對于我們使用者而言，理解他們內部的運行機制的門檻比較高，但是理解遙控器/控制面板上面寥寥幾個按鈕就相對容易的多，這就是外觀模式的意義。
遙控器
在類似場景中，這些例子有以下特點：
一個統一的外觀為復雜的子系統提供一個簡單的高層功能接口。 原本訪問者直接調用子系統內部模塊導致的復雜引用關系，現在可以通過只訪問這個統一的外觀來避免。
4. 通用實現
在外觀模式中，客戶端直接對接外觀（Facade），通過接口去對接子接口，而子接口里封裝的一系列復雜操作，則不是我們要關注的重點。
結構如下：
外觀模式一般是作為子系統的功能出口出現，使用的時候可以在其中增加新的功能，但是不推薦這樣做，因為外觀應該是對已有功能的包裝，不應在其中摻雜新的功能。
4.1 計算器
class Sum {
sum(a, b) {
return a + b;
}
}
class Minus {
minus(a, b) {
return a - b;
}
}
class Multiply {
multiply(a, b) {
return a * b;
}
}
class Calculator {
sumObj
minusObj
multiplyObj
constructor() {
this.sumObj = new Sum();
this.minusObj = new Minus();
this.multiplyObj = new Multiply();
}
sum(...args) {
return this.sumObj.sum(...args);
}
minus(...args) {
return this.minusObj.minus(...args);
}
multiply(...args) {
return this.multiplyObj.multiply(...args);
}
}
let calculator = new Calculator();
console.log(calculator.sum(1, 2));
console.log(calculator.minus(1, 2));
console.log(calculator.multiply(1, 2));
復制代碼4.2 計算機
class CPU {
startup() { console.log('打開CPU'); }
shutdown() { console.log('關閉CPU'); }
}
class Memory {
startup() { console.log('打開內存'); }
shutdown() { console.log('關閉內存'); }
}
class Disk {
startup() { console.log('打開硬盤'); }
shutdown() { console.log('關閉硬盤'); }
}
class Computer {
cpu;
memory;
disk;
constructor() {
this.cpu = new CPU();
this.memory = new Memory();
this.disk = new Disk();
}
startup() {
this.cpu.startup();
this.memory.startup();
this.disk.startup();
}
shutdown() {
this.cpu.shutdown();
this.memory.shutdown();
this.disk.shutdown();
}
}
let computer = new Computer();
computer.startup();
computer.shutdown();
復制代碼4.3 壓縮
export { }
var zlib = require('zlib');
var fs = require('fs');
let path = require('path');
function open(input) {
let ext = path.extname(input);
switch (ext) {
case '.gz':
return unZip(input);
case '.rar':
return unRar(input);
case '.7z':
return un7z(input);
default:
break;
}
}
function unZip(src) {
var gunzip = zlib.createGunzip();
var inputStream = fs.createReadStream(src);
var outputStream = fs.createWriteStream(src.slice(0, -3));
console.log('outputStream');
inputStream.pipe(gunzip).pipe(outputStream);
}
function unRar(src) {
console.log('Rar解壓后的', src);
}
function un7z(src) {
console.log('7z解壓后的', src);
}
open('./source.txt.gz');
function zip(src) {
var gzip = zlib.createGzip();//創建壓縮流
var inputStream = fs.createReadStream(src);
var outputStream = fs.createWriteStream(src+'.gz');
inputStream.pipe(gzip).pipe(outputStream);
}
zip('source.txt');
復制代碼5. 前端應用場景
5.1 函數參數重載
有一種情況，比如某個函數有多個參數，其中一個參數可以傳遞也可以不傳遞，你當然可以直接弄兩個接口，但是使用函數參數重載的方式，可以讓使用者獲得更大的自由度，讓兩個使用上基本類似的方法獲得統一的外觀。
function bindEvent(elem, type, selector, fn) {
if (fn === undefined) {
fn = selector;
selector = null;
}
// ... 剩下相關邏輯
}
bindEvent(elem, 'click', '#div1', fn)
bindEvent(elem, 'click', fn)
復制代碼上面這個綁定事件的函數中，參數 selector 就是可選的。
這種方式在一些工具庫或者框架提供的多功能方法上經常得到使用，特別是在通用 API 的某些參數可傳可不傳的時候。
參數重載之后的函數在使用上會獲得更大的自由度，而不必重新創建一個新的 API，這在 Vue、React、jQuery、Lodash 等庫中使用非常頻繁。
5.2 polyfill抹平瀏覽器兼容性問題
polyfill可以讓我們處理瀏覽器兼容和屏蔽了瀏覽器差異。
外觀模式經常被用于 JavaScript 的庫中，封裝一些接口用于兼容多瀏覽器，讓我們可以間接調用我們封裝的外觀，從而屏蔽了瀏覽器差異，便于使用。
比如經常用的兼容不同瀏覽器的事件綁定方法：
function addEvent(element, type, fn) {
if (element.addEventListener) { // 支持 DOM2 級事件處理方法的瀏覽器
element.addEventListener(type, fn, false);
} else if (element.attachEvent) { // 不支持 DOM2 級但支持 attachEvent
element.attachEvent('on' + type, fn);
} else {
element['on' + type] = fn; // 都不支持的瀏覽器
}
}
var myInput = document.getElementById('myinput');
addEvent(myInput, 'click', function() {
console.log('綁定 click 事件');
})
復制代碼除了事件綁定之外，在抹平瀏覽器兼容性的其他問題上我們也經常使用外觀模式：
// 移除 DOM 上的事件
function removeEvent(element, type, fn) {
if (element.removeEventListener) {
element.removeEventListener(type, fn, false);
} else if (element.detachEvent) {
element.detachEvent('on' + type, fn);
} else {
element['on' + type] = null;
}
}
// 獲取樣式
function getStyle(obj, styleName) {
if (window.getComputedStyle) {
var styles = getComputedStyle(obj, null)[styleName];
} else {
var styles = obj.currentStyle[styleName];
}
return styles;
}
// 阻止默認事件
var preventDefault = function(event) {
if (event.preventDefault) {
event.preventDefault();
} else { // IE 下
event.returnValue = false;
}
}
// 阻止事件冒泡
var cancelBubble = function(event) {
if (event.stopPropagation) {
event.stopPropagation();
} else { // IE 下
event.cancelBubble = true;
}
}
復制代碼
通過將處理不同瀏覽器兼容性問題的過程封裝成一個外觀，我們在使用的時候可以直接使用外觀方法即可，在遇到兼容性問題的時候，這個外觀方法自然幫我們解決，方便又不容易出錯。
5.3 Vue 源碼中的函數參數重載
Vue 提供的一個創建元素的方法 createElement (opens new window)就使用了函數參數重載，使得使用者在使用這個參數的時候很靈活：
export function createElement(
context,
tag,
data,
children,
normalizationType,
alwaysNormalize
) {
if (Array.isArray(data) || isPrimitive(data)) { // 參數的重載
normalizationType = children
children = data
data = undefined
}
// ...
}
復制代碼
createElement 方法里面對第三個參數 data 進行了判斷，如果第三個參數的類型是 array、string、number、boolean 中的一種，那么說明是 createElement(tag [, data], children, ...) 這樣的使用方式，用戶傳的第二個參數不是 data，而是 children。
data 這個參數是包含模板相關屬性的數據對象，如果用戶沒有什么要設置，那這個參數自然不傳，不使用函數參數重載的情況下，需要用戶手動傳遞 null 或者 undefined 之類，參數重載之后，用戶對 data 這個參數可傳可不傳，使用自由度比較大，也很方便。
createElement方法的源碼參見 Github 鏈接vue/src/core/vdom/create-element.js
5.4 Lodash 源碼中的函數參數重載
Lodash 的 range 方法的 API 為 _.range([start=0], end, [step=1])，這就很明顯使用了參數重載，這個方法調用了一個內部函數 createRange：
function createRange(fromRight) {
return (start, end, step) => {
// ...
if (end === undefined) {
end = start
start = 0
}
// ...
}
}
復制代碼意思就是，如果沒有傳第二個參數，那么就把傳入的第一個參數作為 end，并把 start 置為默認值。
createRange 方法的源碼參見 Github 鏈接
lodash/.internal/createRange.js
5.5 jQuery 源碼中的函數參數重載
函數參數重載在源碼中使用比較多，jQuery 中也有大量使用，比如 on、off、bind、one、load、ajaxPrefilter 等方法，這里以 off 方法為例，該方法在選擇元素上移除一個或多個事件的事件處理函數。源碼如下：
off: function (types, selector, fn) {
// ...
if (selector === false || typeof selector === 'function') {
// ( types [, fn] ) 的使用方式
fn = selector
selector = undefined
}
// ...
}
復制代碼可以看到如果傳入第二個參數為 false 或者是函數的時候，就是 off(types [, fn]) 的使用方式。
off 方法的源碼參見 Github 鏈接 jquery/src/event.js
再比如 load 方法的源碼：
jQuery.fn.load = function(url, params, callback) {
// ...
if (isFunction(params)) {
callback = params
params = undefined
}
// ...
}
復制代碼可以看到 jQuery 對第二個參數進行了判斷，如果是函數，就是 load(url [, callback]) 的使用方式。
load 方法的源碼參見 Github 鏈接 jquery/src/ajax/load.js(opens new window)
5.6 jQuery 源碼中的外觀模式
當我們使用 jQuery 的 $(document).ready(...) 來給瀏覽器加載事件添加回調時，jQuery 會使用源碼中的 bindReady 方法：
bindReady: function() {
// ...
// Mozilla, Opera and webkit 支持
if (document.addEventListener) {
document.addEventListener('DOMContentLoaded', DOMContentLoaded, false)
// A fallback to window.onload, that will always work
window.addEventListener('load', jQuery.ready, false)
// 如果使用了 IE 的事件綁定形式
} else if (document.attachEvent) {
document.attachEvent('onreadystatechange', DOMContentLoaded)
// A fallback to window.onload, that will always work
window.attachEvent('onload', jQuery.ready)
}
// ...
}
復制代碼通過這個方法，jQuery 幫我們將不同瀏覽器下的不同綁定形式隱藏起來，從而簡化了使用。
bindReady 方法的源碼參見 Github 鏈接 jquery/src/core.js
除了屏蔽瀏覽器兼容性問題之外，jQuery 還有其他的一些其他外觀模式的應用：
比如修改 css 的時候可以 $('p').css('color', 'red')，也可以 $('p').css('width', 100)，對不同樣式的操作被封裝到同一個外觀方法中，極大地方便了使用，對不同樣式的特殊處理（比如設置 width 的時候不用加 px）也一同被封裝了起來。
源碼參見 Github 鏈接 jquery/src/css.js
再比如 jQuery 的 ajax 的 API ``$.ajax(url [, settings])，當我們在設置以 JSONP 的形式發送請求的時候，只要傳入 dataType: 'jsonp' 設置，jQuery 會進行一些額外操作幫我們啟動 JSONP 流程，并不需要使用者手動添加代碼，這些都被封裝在 $.ajax() 這個外觀方法中了。
源碼參見 Github 鏈接 jquery/src/ajax/jsonp.js
5.7 Axios 源碼中的外觀模式
Axios 可以使用在不同環境中，那么在不同環境中發送 HTTP 請求的時候會使用不同環境中的特有模塊，Axios 這里是使用外觀模式來解決這個問題的：
function getDefaultAdapter() {
// ...
if (typeof process !== 'undefined' && Object.prototype.toString.call(process) === '[object process]') {
// Nodejs 中使用 HTTP adapter
adapter = require('./adapters/http');
} else if (typeof XMLHttpRequest !== 'undefined') {
// 瀏覽器使用 XHR adapter
adapter = require('./adapters/xhr');
}
// ...
}
復制代碼這個方法進行了一個判斷，如果在 Nodejs 的環境中則使用 Nodejs 的 HTTP 模塊來發送請求，在瀏覽器環境中則使用 XMLHTTPRequest 這個瀏覽器 API。
getDefaultAdapter 方法源碼參見 Github 鏈接 axios/lib/defaults.js
5.8 redux createStore
createStore
export default function createStore(reducer, preloadedState, enhancer) {
if (typeof preloadedState === 'function' && typeof enhancer === 'undefined') {
enhancer = preloadedState
preloadedState = undefined
}
}
復制代碼6 設計原則驗證
不符合單一職責原則和開放封閉原則，因此謹慎使用，不可濫用
7 外觀模式的優缺點
優點：
- 訪問者不需要再了解子系統內部模塊的功能，而只需和外觀交互即可，使得訪問者對子系統的使用變得簡單，符合最少知識原則，增強了可移植性和可讀性。
- 減少了與子系統模塊的直接引用，實現了訪問者與子系統中模塊之間的松耦合，增加了可維護性和可擴展性。
- 通過合理使用外觀模式，可以幫助我們更好地劃分系統訪問層次，比如把需要暴露給外部的功能集中到外觀中，這樣既方便訪問者使用，也很好地隱藏了內部的細節，提升了安全性。
缺點：
- 不符合開閉原則，對修改關閉，對擴展開放，如果外觀模塊出錯，那么只能通過修改的方式來解決問題，因為外觀模塊是子系統的唯一出口。
- 不需要或不合理的使用外觀會讓人迷惑，過猶不及。
7. 外觀模式的適用場景
- 維護設計粗糙和難以理解的遺留系統，或者系統非常復雜的時候，可以為這些系統設置外觀模塊，給外界提供清晰的接口，以后新系統只需與外觀交互即可。
- 你寫了若干小模塊，可以完成某個大功能，但日后常用的是大功能，可以使用外觀來提供大功能，因為外界也不需要了解小模塊的功能。
- 團隊協作時，可以給各自負責的模塊建立合適的外觀，以簡化使用，節約溝通時間。 如果構建多層系統，可以使用外觀模式來將系統分層，讓外觀模塊成為每層的入口，簡化層間調用，松散層間耦合。
8. 其他相關模式
8.1 外觀模式與中介者模式
- 外觀模式：封裝子使用者對子系統內模塊的直接交互，方便使用者對子系統的調用。
- 中介者模式：封裝子系統間各模塊之間的直接交互，松散模塊間的耦合。
8.2 外觀模式與單例模式
有時候一個系統只需要一個外觀，比如之前舉的 Axios 的 HTTP 模塊例子。這時我們可以將外觀模式和單例模式一起使用，把外觀實現為單例。
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