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FEM之在求解器中使用设计模式(9)---Facade模式和Proxy模式

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再介绍软件开发中常用的两种设计模式 Facade(门面)模式和Proxy(代理)模式。


Facade模式个人认为是和单例一样,是比较简单也容易理解的一种模式。


Facade的含义是当外部和一个子系统沟通时,可以通过一个统一的门面对象进行。


比如客户发现了软件bug,客户可以和软件团队的架构师,高级工程师,测试工程师,产品工程师任意一个人反馈,但最好的是直接反馈给产品经理,产品经理再和团队内部的人员沟通。这就保证客户和研发部门始终只通过产品经理沟通,而产品经理就是门面。


所以从这个意义看,Facade是比较容易理解和实现的模式。在求解器开发中可以尽量使用这种模式。比如在组装刚度矩阵过程中,需要频繁取网格中的各种几何和属性数据,每种数据都有自己的数据结构,这时候可以构造一个网格管理器,通过管理器的接口来存取数据,避免直接存取数据。这样做的好处是组装刚度矩阵只需要关注组装逻辑,而不用花太多精力去管理存取数据,同时也便于任务的拆分。Facade比较简单,就不画UML图了。


Proxy(代理)模式

代理模式的目的是为对象提供一种代理以控制对象的访问。


代理模式在数据管理中也是一种常见的模式,比如我们定义的网格数据:点的坐标。设计点的类通常包含三维坐标xyz,如果需要计算一个点到另一个点的距离,有两种方法,一是在点的类内部实现,也可以添加另外的工具类来实现;求解器的数据中有很多类似的结构需求。


在类的内部实现功能,类似函数多的时候,类的设计臃肿,且和类本身定义没有多大关联;如果使用工具类,缺乏对类本身细度的控制,而Proxy代理模式能很好解决这些问题。

上图显示了使用ProxyHex代理类来计算六面体Hex的基函数,该代理类使用ValidateHex函数检验Hex数据的有效性,如果有效则调用Hex的基函数的计算函数,从而简化了Hex类的设计。

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首次发布时间:2020-11-25
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