學習 Design Patterns[14][16]後，可以讓我們以另一個不同的觀點來重新評估已編 寫的程式，讓軟體設計與開發時能具有可再利用(Reusable)與擴充容易(Extensible)的功 能。要設計出可再利用的物件導向軟體時，必須先歸納出適當的物件，分解成大小合宜 的類別，定義類別介面和繼承關係，並建立彼此之間的關連。許多物件導向系統裡面都 有一再出現的類別互動模式，這些模式不僅解決了特定問題，同時也讓物件導向系統更 富彈性、更具可再利用的性質。
利用 Java 語言撰寫程式時，常常會用到 Java 提供的類別函式庫，但是 Design Patterns 並不是類別函式庫，Design Patterns 比類別函式庫更具有一般性概念的味道，
類別函式庫是用來當作零組件的程式；而 Design Patterns 則是構思要如何組合零組 件、如何結合不同的零組件以發揮最大的功能。藉由過去成功的經驗引領出新的設計，
不必再苦思解決方案，就能馬上把 Design Patterns 套用上去。下面一小節開始將介紹 通訊模組內所使用到的 Design Patterns。
4.3.1 Façade Pattern
Façade Pattern 要求一個子系統的外部與其內部的通訊必須通過一個統一的門面 (Façade)物件進行。Façade Pattern 的門面類別將使用端與子系統的內部複雜性分隔 開，使得使用端只需要與門面物件打交道。
使用 Façade Pattern 的時機：
1. 為複雜子系統提供一個簡單介面－子系統往往因為不斷演化而變得越來越複 雜，使用 Façade Pattern 可以使得子系統更具可複用性。
2. 子系統的獨立性－引入 Façade Pattern 將一個子系統與它的使用端以及其它的 子系統分離，可以提高子系統的獨立性和可攜性。
3. 層級化結構－在建構一個層級化的系統時，可以使用 Façade 定義系統每一層的
入口。如果層與層之間是相互依賴的，則可以限定它們僅通過 Facade 進行溝通，
從而簡化層與層之間的依賴關係。
4.3.2 Bridge Pattern
Bridge Pattern 的目的是要將「功能的類別階層」和「實作的類別階層」分成兩個 獨立的類別階層。如果此 2 類別階層區隔清楚，就可以分別擴充兩邊的類別階層。如果
impl : DisplayImpl open()
4.3.3 Composite Pattern
對容器和內容物一視同仁，建立遞迴結構的 Design Pattern 就是 Composite Pattern。容器裡面可以是內容物，也可以是容器；而這個小一號的容器裡面還可以再放 更小一號的容器…，如此可以建立出以大套小的遞迴結構。
在 SECS-II 中所定義的 List Item 就好比是一個容器；而每個 List Item 後面所接的 Data Item(如：Integer Item、Boolean Item…等)代表的則是內容物。List Item 內可以放
Data Item，也可以放 List Item。以圖 4.5 中的 S4F27 這個訊息架構來說，第一個 List Item 中放了兩個內容物，其一是名為 EQNAME 的 Data Item，其二又是一個 List Item，而 此 List Item 內則放了 11 個 Data Item，分別是 TRLINK、TRPORT…等。因此在 SECS-II 的訊息物件架構上採用了 Composite Pattern，可以使得在對訊息物件做處理時變得簡 單許多。
圖 4.8 是參考[16]中的範例程式，利用電腦檔案系統中，資料夾與檔案之間的關係 來說明 Composite Pattern 中各物件的關係。父類別 Entry 是一個抽象類別，由其子類 別容器(Directory 類別)、內容(File 類別)來實作。由圖 4.8 的類別圖中可看出 Directory 類別與 Entry 類別有 aggregation 的關係，其表示 Directory 類別是由 Entry 物件的子類 別－Directory 類別、File 類別所組成，而 Directory 類別又是 Entry 類別的子類別；也 就是說，Directory 物件中可能又包含了 Directory 物件，容器中可能有小一號的容器的 意思，而構成遞迴結構。
利用同樣的架構應用到 SECS-II 的訊息架構中，再配合下一節將介紹的 Visitor Pattern，可以使得整個通訊模組在訊息編譯與解譯上更加清晰。詳細應用將在 4.3.5 節 中說明。
File name : String size : int
File(name : String, size : int) getName() : String
getSize() : int
printList(prefix : String) : void Main
main()
Entry getName() : String getSize() : int
add(entry : Entry) : Entry printList() : void
printList(prefix : String) : void toString() : String
Directory name : String
directory : java.util.Vector = new Vector () Directory(name : String)
getName() : String getSize() : int
add(entry : Entry) : Entry printList(prefix : String) : void
圖 4.8 Composite Pattern 類別圖
4.3.4 Visitor Pattern
Visitor Pattern 是把「資料結構」和「處理」兩者分開的 Design Pattern。SECS-II 中所規範的訊息架構就是一種「資料結構」，而對訊息所做的編譯與解譯的動作就相當 於是對這個資料結構所做的「處理」。若是能將「資料結構」和「處理」分開，當日後 需要增加或是修改「處理」時，「資料結構」依舊保持不變，如此可以保證資料結構的 完整性。
圖 4.9 中的 NewClass_Element 類別與 NewClass_Visitor 類別皆為抽象類別，透 過子類別實作 visitor()與 accept()方法，達到「應用」能在「資料結構」中交互穿梭。
NewClass
accept() NewClass() NewClass_Concrete_Visitors_A
visit(element : NewClass) : void NewClass_Concrete_Visitors_A()
NewClass_Element
accept()
NewClass_Element() NewClass_Visitor
visit(element : NewClass) : void NewClass_Visitor()
abstract Class
圖 4.9 Visitor Pattern 類別圖
4.3.5 Design Patterns 在通訊模組上之應用
Façade Pattern 在通訊模組內的應用可以參考 4.4.1 節的介紹，其目的是要提供控 制器使用通訊模組的窗口，控制器需透過 Façade 類別才可存取通訊模組內的訊息物 件。Bridge Pattern 在通訊模組的應用可以參考 5.2.3 節及圖 5.4 應用 Bridge Pattern 的時間調整類別圖，其目的是要把控制器程式的功能層與實作層分開，達到功能與實作 擴充分開的目的。
本節主要說明 Composite Pattern 與 Visitor Pattern 在通訊模組上的應用。由 4.2.1 節中可知一個訊息是由 List 與 Data Item 所組成，而從表 4.4 中可得知每個訊息對應 List 與 Data Item 的 Format Code。通訊模組的訊息架構部份，就是利用訊息中的樹狀 結構－List 與 Data Item 所組成而建立類似 Composite Pattern 的架構，如圖 4.10 右半 部所示。Item 類別為抽象類別，List Item 物件則是一個由 Item 物件所構成的，所以從 類別圖中可看出，List Item 類別與 Item 類別有 aggregation 的關係。依照表 4.4 所規 範的資料型態分別建立相對應的資料型態類別，如：String Item、Integer Item、Boolean Item…等類別，而這些資料型別類別中都有一個表示 Format Code 的屬性，之後的應用 也都是利用 Format Code 來分辨 Data Item 的資料型態。所以通訊模組中訊息物件的架 構就是利用 Composite Pattern 來建立。
有 了 依 照 Composite Pattern 架 構 所 建 立 的 訊 息 物 件 後 ， 對 於 訊 息 的 編 譯 (Encoder)、解譯(Decoder)等「應用」，則可以使用 Visitor Pattern 來實作。如圖 4.10 左半部所示，有幾個應用就建立幾個 Visitor 物件，如：EncoderVisitor 類別是實作如何 將訊息物件編譯為文字字串、Encoder2ByteVisitor 類別則是實作如何將訊息物件編譯為 位元組、DecoderVisitor 類別則是實作如何將位元組解譯為訊息物件。
Acceptor
(from Item) u_IntegerItem
(from Item) u_LongItem
(from Item) u_ShortItem
(from Item) Encoder2ByteVisitor
(from Vi si tor)
EncoderVisitor (from Vi sitor)
Visitor
visit(file : secsii.Item.BinaryItem) : void visit(file : secsii.Item.BooleanItem) : void visit(file : secsii.Item.CharItem) : void visit(file : secsii.Item.DoubleItem) : void visit(file : secsii.Item.FloatItem) : void visit(file : secsii.Item.LongItem) : void visit(file : secsii.Item.ByteItem) : void visit(file : secsii.Item.ShortItem) : void visit(file : secsii.Item.IntegerItem) : void visit(file : secsii.Item.u_LongItem) : void visit(file : secsii.Item.u_ByteItem) : void visit(file : secsii.Item.u_ShortItem) : void visit(file : secsii.Item.u_IntegerItem) : void visit(file : secsii.Item.StringItem) : void visit(directory : secsii.Item.ListItem) : void
(from Visitor)
Message (from secsii ) S4F19
利用 Visitor Pattern 將資料結構與處理分開，一個 Visitor 物件可以對整個通訊模組 的訊息物件做編譯與解譯，而不需要每個訊息物件都需去編寫一再重複的程式碼。對於 編譯、解譯動作的修改，也只需更改 Visitor 物件即可，而不需要更動全部的訊息物件。
因為使用了 Composite Pattern 的資料架構，可以建構出複雜的訊息架構，只要資料架 構完成，Visitor 物件就可穿梭在資料架構中作動。