簡單介紹設計模式 - 外觀模式

程式技術

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2022-04-18

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Design Pattern

外觀模式為一種結構型設計模式，主要為複雜的函式庫（Library）或是複雜的類別提供一個統一且簡單的高級介面。

要處理的問題

假設你的程式需要使用某個複雜的函式庫。一般來說，你需要負責函式庫中所需物件的初始化工作，除了需要管理這些物件的依賴關係，還需要按照順序執行這些物件的方法來幫助你完成目的。

但這麼做的結果，有可能讓你的程式碼業務邏輯與函式庫緊密的耦合在一起，導致日後維護上的困難。

解決方案

如果你的程式碼需要用到幾十種功能複雜的函式庫，但卻只需要這些函式庫中的少部分功能，那麼使用外觀模式會非常方便。

新建一個外觀類別，這個類別會為許多複雜的子系統提供一個簡單的介面，與直接調用子系統相比，外觀類別提供的功能雖然比較有限，但卻是客戶端真正需要的功能。

例子

上傳影片到社交媒體網站的應用程式，上傳影片的部分需要使用專業的影片編碼函式庫，編碼函式庫雖然提供很多功能，但我們只需要函示庫中的 encode(filename, format) 方法 (以檔案名稱與格式為參數進行編碼)。

在這樣的情況下，你可以創建一個外觀類別來操作影片編碼函示庫，這樣客戶端只需要調用外觀類別，可以與編碼函式庫隔離開來。

架構

Facade (外觀類別)：為多個複雜子系統提供一個簡單的高級介面，會負責子系統的初始化與調用。
Additional Facade (附加外觀)：因為外觀類別需要依賴多個子系統，為了避免讓外觀類別太複雜，較為不相關的功能可以再切出來做成一個外觀。
Complex Subsystem (複雜子系統)：由數個不同的子系統組成的專門系統，如果要使用這些子系統完成工作，你可能需要深入了解每個子系統，例如按照正確的順序初始化物件或為其提供正確的參數。

使用 PHP 實作外觀模式

假設我們有一個下載 Youtube 影片的應用程式，這個下載影片的過程需要操作 Youtube API 與 FFmpeg 函式庫。

我們可以使用外觀模式操作 Youtube API 與 FFmpeg 實作一個下載影片的方法，客戶端只需要操作外觀類別即可。

假設我們需要調用 Youtube API 與 FFmpeg 這樣較為複雜的子系統。

// The YouTube API subsystem.
class YouTube
{
    public function fetchVideo(): string
    {
        // do some stuff
    }

    public function saveAs(string $path): void
    {
        // do some stuff
    }

    // ...more methods
}

// The FFmpeg subsystem (a complex video/audio conversion library).
class FFMpeg
{
    public static function create(): FFMpeg
    {
        // do some stuff
    }

    public function open(string $video): void
    {
        // do some stuff
    }

    // ...more methods
}

class FFMpegVideo
{
    public function filters(): self
    {
        // do some stuff
    }

    public function resize(): self
    {
        // do some stuff
    }

    public function synchronize(): self
    {
        // do some stuff
    }

    public function frame(): self
    {
        // do some stuff
    }

    public function save(string $path): self
    {
        // do some stuff
    }

    // ...more methods
}

這時候我們可以實作一個外觀類別 YoutubeDownloader，操作 Youtube API 與 FFmpeg 來下載影片。

class YouTubeDownloader
{
    protected $youtube;
    protected $ffmpeg;

    public function __construct(string $youtubeApiKey)
    {
        $this->youtube = new YouTube($youtubeApiKey);
        $this->ffmpeg = new FFMpeg();
    }

    public function downloadVideo(string $url): void
    {
        echo "Fetching video metadata from youtube...\\n";
        // $title = $this->youtube->fetchVideo($url)->getTitle();
        echo "Saving video file to a temporary file...\\n";
        // $this->youtube->saveAs($url, "video.mpg");
        echo "Processing source video...\\n";
        // $video = $this->ffmpeg->open('video.mpg');
        echo "Normalizing and resizing the video to smaller dimensions...\\n";
        // $video
        //     ->filters()
        //     ->resize(new FFMpeg\\Coordinate\\Dimension(320, 240))
        //     ->synchronize();
        echo "Capturing preview image...\\n";
        // $video
        //     ->frame(FFMpeg\\Coordinate\\TimeCode::fromSeconds(10))
        //     ->save($title . 'frame.jpg');
        echo "Saving video in target formats...\\n";
        // $video
        //     ->save(new FFMpeg\\Format\\Video\\X264(), $title . '.mp4')
        //     ->save(new FFMpeg\\Format\\Video\\WMV(), $title . '.wmv')
        //     ->save(new FFMpeg\\Format\\Video\\WebM(), $title . '.webm');
        echo "Done!\\n";
    }
}

客戶端只需要操作外觀類別，可以與複雜的 Youtube API 還有 FFmpeg 函式庫隔離開來。

function clientCode(YouTubeDownloader $facade)
{
    // ...

    $facade->downloadVideo("https://www.youtube.com/watch?v=example");

    // ...
}

$facade = new YouTubeDownloader("APIKEY-XXXXXXXXX");
clientCode($facade);

外觀模式的優點

讓客戶端能與複雜子系統隔離開來
為複雜子系統的常用功能，提供一個快捷使用的方式

參考資料

Design Patterns (refactoring.guru)