系统会随着演化变得非常复杂，最终形成大量的（并且有时是令人迷惑的）类和交互，这种情况并不少见。许多情况下，我们并不想将这种复杂性暴露给客户端。外观设计模式有助于隐藏内部的复杂性，并通过一个简化的接口向客户端暴露必要的部分。本质上，外观（Facade）是在已有复杂系统之上实现的一个抽象层。
使用外观模式的最常见的理由是为一个复杂 系统提供单个简单的入口点。引入外观之后，客户端代码通过简单地调用一个方法就能使用一个系统。同时，内部系统并不会丢失任何功能，外观只是封装了内部系统。
如果你的系统包含多层，外观模式也能派上用场。你可以为每一层引入一个外观入口点，并让所有层级通过它们的外观相互通信。这提高了层级之间的松耦合性，尽可能保持层及独立。
实现
假设我们想使用多服务进程方式来实现一个操作系统。多服务进程的操作系统有一个极小的内核，称为 微内核，它在特权模式下运行。系统的所有其他服务都遵从一种服务架构（驱动程序服务器、进程服务器、文件服务器等）。每个服务进程属于一个不同的内存地址空间，以用户模式运行在微内核之上。这种方式的优势是操作系统更能容错、更加可靠、更加安全。例如，由于所有的驱动程序都以用户模式在一个驱动服务进程之上运行，所以某个驱动程序中的一个bug并不能使整个系统崩溃，也无法影响到其他的无父进程。其劣势是性能开销和系统编程的复杂性，因为服务进程和微内核之间，还有独立的服务进程之间，使用消息传递方式进行通信。消息传递比宏内核所使用的共享内存模式更为复杂。
我们从server接口(这里的接口并不是指Interface，而是指一个不能直接实例化的类。)开始实现，使用一个Enum类型变量来描述一个服务进程的不同状态，使用abc模块来禁止对server接口直接进行初始化，并强制子类实现关键的boot()和kill()方法。这里假设每个服务进程的启动、关闭及重启都相应地需要不同的动作。如果你以前没有用过abc模块，请记住以下几个重要事项。
- 我们需要使用metaclass关键字来继承ABCMeta
- 使用@abstractmethod修饰器来声明Server的所有子类都强制性的应该实现哪些方法
尝试移除一个子类方法，看看会发生什么。移除@abstractmethod修饰器之后再试试。
# /usr/bin/python
# coding:utf-8
from abc import ABCMeta, abstractmethod
from enum import Enum
State = Enum('State', 'new running sleeping restart zombine')
class Server(metaclass=ABCMeta):
@abstractmethod
def __init__(self):
pass
def __str__(self):
return self.name
@abstractmethod
def boot(self):
pass
@abstractmethod
def kill(self, restart=True):
pass
class FileServer(Server):
def __init__(self):
'''初始化文件服务进程要求的操作'''
self.name = 'FileServer'
self.state = State.new
def boot(self):
'''启动文件服务进程要求的操作'''
print('booting the {}'.format(self))
self.state = State.running
def kill(self, restart=True):
'''终止文件服务进程要求的操作'''
print('Killing {}'.format(self))
self.state = State.restart if restart else State.zombine
def create_file(self, user, name, permissions):
'''检查访问权限的有效性和用户权限等'''
print('trying to create the file "{}" for user "{}" with permissions {}'.format(name, user, permissions))
class ProcessServer(Server):
def __init__(self):
'''初始化进程服务进程要求的操作'''
self.name = 'ProcessServer'
self.state = State.new
def boot(self):
'''启动进程服务进程要求的操作'''
print('booting the {}'.format(self))
self.state = State.running
def kill(self, restart=True):
'''终止进程服务进程要求的操作'''
self.state = State.restart if restart else State.zombine
def create_process(self, user, name):
'''检查用户权限和生成PID等'''
print("trying to create the process '{}' for user '{}'".format(name, user))
class OperatingSystem:
'''外观'''
def __init__(self):
self.fs = FileServer()
self.ps = ProcessServer()
def start(self):
[i.boot() for i in (self.fs, self.ps)]
def create_file(self, user, name, permissions):
return self.fs.create_file(user, name, permissions)
def create_process(self, user, name):
return self.ps.create_process(user, name)
def main():
os = OperatingSystem()
os.start()
os.create_file('fool', 'hello', '-rw-r-r')
os.create_process('bar', 'ls /tmp')
if __name__ == '__main__':
main()
输出
booting the FileServer
booting the ProcessServer
trying to create the file "hello" for user "fool" with permissions -rw-r-r
trying to create the process 'ls /tmp' for user 'bar'
Process finished with exit code 0
在客户端想要一个复杂系统但又不关心系统的复杂性之时，这种模式是为复杂系统提供一个简单接口的理想方式。一台计算机是一个外观，因此当我们使用它时需要做的事情仅是按一个按钮来启动它；其余所有硬件复杂性都用户无感知地交给BIOS、引导家在程序以及其他系统软件来处理。现实生活中外观例子更多，比如，我们所致电的银行或公司客服部门，还有启动机动车所使用的钥匙。
外观是一种隐藏系统复杂性的优雅方式，因为多数情况下客户端代码并不应该关心系统的这些细节。
遗留问题
- python的抽象子类如何调用父类的属性以及方法？
- python的父类init也为抽象方法的时候，如何在子类中进行运用？
- 存根是什么
