当前位置：首页 > news >正文

精读C++20设计模式——结构型设计模式：外观模式

news 2025/9/30 8:54:06

精读C++20设计模式——结构型设计模式：外观模式

前言

⚠：笔者的这个设计模式谈不上了解，甚至可以说是现场学习的。所以这个部分会有所混杂GPT的生成内容，因此请您谨慎参考！

外观模式简直就是字如其名：我们一切跟着外观走——倒不如说，我们将接口实现分离的策略重新换了一个更好的名称：外观模式（Facade）

没太看懂？GPT是这样打比方的：想象你走进一家大型酒店，前台接待小姐很少把厨房、保洁、安保、工程维护这些后端细节告诉你。你只要对前台说“我要入住”，她帮你办好一切——房卡、叫客服、通知打扫、开启电梯口令。这就是外观模式的直观比喻：对外提供一个简单、统一的接口，把一堆复杂子系统的交互和时序隐藏在幕后，让客户端只关心“我要做什么”，而不用管“怎么做”。

其实这就是我们自然的一个想法——我们完全可以将更多更加低级的模块有机的组合起来，针对调用方的需求组合，我们就产生了客户端特供的表现形式。

笔者认为处于这个角度，外观模式不是一个设计模式而是一个设计的思路——不是发明新能力，而是把已有的能力按职责做有意义的封装：减少依赖、降低耦合、集中处理通用流程与错误边界，从而让上层代码更专注于业务逻辑。

说一个笔者的例子

笔者之前给IMX6ULL开发板有做过一个多媒体播放器。类名有些忘记了，但是就是这样做的：有 NetworkStream 负责拉流、AudioDecoder 和 VideoDecoder 负责解码、Renderer 负责显示、SubtitleEngine 负责加载字幕。最原始的客户端代码可能像这样：

// client.cpp（无外观，直接调用子系统）
NetworkStream stream;
stream.open(url);
auto rawPacket = stream.readPacket();VideoDecoder vdec;
vdec.init(codecParams);
vdec.sendPacket(rawPacket);
vdec.decodeFrame();AudioDecoder adec;
adec.init(codecParams);
adec.sendPacket(rawPacket);
adec.decodeFrame();Renderer renderer;
renderer.setup(window);
renderer.renderFrame(vdec.getFrame(), adec.getFrame());SubtitleEngine sub;
sub.load(subUrl);
sub.sync(renderer.getTimestamp());

你看到了嘛？如果我们直接将这些代码堆放到MainWindows里，这太麻烦了。完全可以把这一系列Sequence做一个抽象，把资源托管，异常处理和协调工作的部分组合起来。

第一改：引入简单门面（单一职责的入口）

笔者意识到这个问题之后，立马封装了一个新的类，这里咱们就在讲设计模式，就叫做 MediaPlayerFacade吧！它的职责是：接受一个播放请求，协调子系统按正确顺序工作，并在出错时负责清理与报告。客户端只需要一行代码就能播放视频：player.play(url)。

// MediaPlayerFacade.h
class MediaPlayerFacade {
public:MediaPlayerFacade();~MediaPlayerFacade();bool play(const std::string& url); // 简单接口：成功/失败void stop();private:std::unique_ptr<NetworkStream> stream_;std::unique_ptr<VideoDecoder> vdec_;std::unique_ptr<AudioDecoder> adec_;std::unique_ptr<Renderer> renderer_;std::unique_ptr<SubtitleEngine> subtitle_;
};

实现中，play() 会负责打开流、初始化解码器、循环读包并驱动渲染。任何子系统细节（如何重试、缓冲策略、错误映射）都封装在门面里。客户端调用变得简单且稳定：

MediaPlayerFacade player;
if (!player.play("https://example.com/stream.m3u8")) {std::cerr << "播放失败\n";
}

现在我们惊喜的发现，我们直接拿到了一个媒体播放器模块了，可以随意的按照我们的想法进行调整，而不用自己手动调整下面的一堆子模块的协作！

第二改：把异常、资源与日志放到门面里

门面最有价值的地方之一是能统一处理错误和资源生命周期。把初始化失败的清理逻辑放在门面中，客户端无需关心。示例实现（伪代码与关键片段）：

bool MediaPlayerFacade::play(const std::string& url) {try {stream_ = std::make_unique<NetworkStream>();stream_->open(url);auto vidParams = stream_->getVideoParams();vdec_ = std::make_unique<VideoDecoder>();if (!vdec_->init(vidParams)) throw std::runtime_error("vdec init failed");auto audParams = stream_->getAudioParams();adec_ = std::make_unique<AudioDecoder>();if (!adec_->init(audParams)) throw std::runtime_error("adec init failed");renderer_ = std::make_unique<Renderer>();renderer_->setup(window_);// 主循环（简化）while (running_) {auto pkt = stream_->readPacket();if (pkt.isVideo()) vdec_->sendPacket(pkt);if (pkt.isAudio()) adec_->sendPacket(pkt);auto vfrm = vdec_->getFrameIfReady();auto afrm = adec_->getFrameIfReady();if (vfrm || afrm) renderer_->renderFrame(vfrm, afrm);}return true;} catch (const std::exception& e) {LOG_ERROR("播放失败: {}", e.what());stop(); // 统一清理return false;}
}