编程自学指南：java程序设计开发，Java 外观模式（Facade）详解，外观模式的概念和核心思想，外观模式的结构和角色，外观模式与其他设计模式的对比-优快云博客

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编程自学指南：java程序设计开发，Java 外观模式（Facade）详解

一、课程信息

学习目标

理解外观模式的概念和核心思想。
掌握外观模式的结构和各个角色的作用。
学会使用外观模式简化复杂系统的调用。
能够识别并应用外观模式解决实际开发中的问题。

二、课程导入

生活实例引入

以去医院看病为例，病人需要挂号、就诊、检查、缴费、取药等一系列复杂的流程。如果没有医院的导诊台（相当于外观），病人可能会在各个科室之间来回奔波，浪费大量时间和精力。而有了导诊台，病人只需要告诉导诊台自己的需求，导诊台会帮忙安排好所有的流程，病人只需要按照导诊台的指引去做即可，大大简化了看病的流程。
提问学生生活中还有哪些类似的场景，引导他们思考如何在编程中简化复杂的操作。

三、外观模式的基本概念

定义

外观模式（Facade Pattern）是一种结构型设计模式，它为子系统中的一组接口提供一个统一的高层接口，使得子系统更容易使用。外观模式通过引入一个外观类，将客户端与子系统的复杂交互封装起来，客户端只需要与外观类进行交互，而不需要直接与子系统中的各个类进行交互。

核心思想

将复杂系统的内部实现细节隐藏起来，为客户端提供一个简单、统一的接口，降低客户端与子系统之间的耦合度。

外观模式的好处

简化客户端的使用，客户端只需要与外观类进行交互，不需要了解子系统的内部实现细节。
降低客户端与子系统之间的耦合度，使得子系统的变化不会影响到客户端。
提高系统的可维护性和可扩展性，当子系统发生变化时，只需要修改外观类的实现，而不需要修改客户端的代码。

四、外观模式的结构和角色

结构

外观模式主要由以下三个角色组成：

外观类（Facade）：为客户端提供一个统一的接口，封装了子系统的复杂操作。
子系统类（Subsystem Classes）：实现了子系统的具体功能，是外观类调用的对象。
客户端（Client）：通过外观类来使用子系统的功能。

角色关系图

可以使用简单的 UML 图展示三个角色之间的关系，帮助学生理解。

示例代码结构

// 子系统类 A
class SubsystemA {
    public void operationA() {
        System.out.println("子系统 A 执行操作 A");
    }
}

// 子系统类 B
class SubsystemB {
    public void operationB() {
        System.out.println("子系统 B 执行操作 B");
    }
}

// 子系统类 C
class SubsystemC {
    public void operationC() {
        System.out.println("子系统 C 执行操作 C");
    }
}

// 外观类
class Facade {
    private SubsystemA subsystemA;
    private SubsystemB subsystemB;
    private SubsystemC subsystemC;

    public Facade() {
        subsystemA = new SubsystemA();
        subsystemB = new SubsystemB();
        subsystemC = new SubsystemC();
    }

    public void performOperations() {
        subsystemA.operationA();
        subsystemB.operationB();
        subsystemC.operationC();
    }
}

// 客户端
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Facade facade = new Facade();
        facade.performOperations();
    }
}

代码解释

SubsystemA、SubsystemB 和 SubsystemC 是子系统类，分别实现了子系统的具体功能。
Facade 是外观类，它封装了子系统的复杂操作，提供了一个统一的接口 performOperations()，客户端只需要调用这个接口就可以完成一系列的操作。
Client 是客户端，通过创建外观类的对象并调用其方法来使用子系统的功能。

五、实际案例分析

案例一：电脑开机流程

// 子系统类：CPU
class CPU {
    public void startup() {
        System.out.println("CPU 启动");
    }

    public void shutdown() {
        System.out.println("CPU 关闭");
    }
}

// 子系统类：内存
class Memory {
    public void startup() {
        System.out.println("内存启动");
    }

    public void shutdown() {
        System.out.println("内存关闭");
    }
}

// 子系统类：硬盘
class HardDrive {
    public void startup() {
        System.out.println("硬盘启动");
    }

    public void shutdown() {
        System.out.println("硬盘关闭");
    }
}

// 外观类：电脑
class ComputerFacade {
    private CPU cpu;
    private Memory memory;
    private HardDrive hardDrive;

    public ComputerFacade() {
        cpu = new CPU();
        memory = new Memory();
        hardDrive = new HardDrive();
    }

    public void startComputer() {
        cpu.startup();
        memory.startup();
        hardDrive.startup();
        System.out.println("电脑启动完成");
    }

    public void shutdownComputer() {
        cpu.shutdown();
        memory.shutdown();
        hardDrive.shutdown();
        System.out.println("电脑关闭完成");
    }
}

// 客户端
public class ComputerClient {
    public static void main(String[] args) {
        ComputerFacade computer = new ComputerFacade();
        computer.startComputer();
        System.out.println("使用电脑进行工作...");
        computer.shutdownComputer();
    }
}

代码解释

CPU、Memory 和 HardDrive 是子系统类，分别实现了电脑各个组件的启动和关闭功能。
ComputerFacade 是外观类，它封装了电脑开机和关机的复杂流程，提供了 startComputer() 和 shutdownComputer() 两个统一的接口，客户端只需要调用这两个接口就可以完成电脑的开机和关机操作。
ComputerClient 是客户端，通过创建 ComputerFacade 的对象并调用其方法来使用电脑的开机和关机功能。

案例二：电商系统下单流程

// 子系统类：库存系统
class InventorySystem {
    public void checkStock(String productId) {
        System.out.println("检查商品 " + productId + " 的库存");
    }
}

// 子系统类：支付系统
class PaymentSystem {
    public void processPayment(double amount) {
        System.out.println("处理支付金额：" + amount);
    }
}

// 子系统类：物流系统
class LogisticsSystem {
    public void arrangeDelivery(String orderId) {
        System.out.println("安排订单 " + orderId + " 的物流配送");
    }
}

// 外观类：电商系统
class EcommerceFacade {
    private InventorySystem inventorySystem;
    private PaymentSystem paymentSystem;
    private LogisticsSystem logisticsSystem;

    public EcommerceFacade() {
        inventorySystem = new InventorySystem();
        paymentSystem = new PaymentSystem();
        logisticsSystem = new LogisticsSystem();
    }

    public void placeOrder(String productId, double amount, String orderId) {
        inventorySystem.checkStock(productId);
        paymentSystem.processPayment(amount);
        logisticsSystem.arrangeDelivery(orderId);
        System.out.println("订单 " + orderId + " 下单成功");
    }
}

// 客户端
public class EcommerceClient {
    public static void main(String[] args) {
        EcommerceFacade ecommerce = new EcommerceFacade();
        ecommerce.placeOrder("P001", 100.0, "O001");
    }
}

代码解释

InventorySystem、PaymentSystem 和 LogisticsSystem 是子系统类，分别实现了电商系统中库存检查、支付处理和物流配送的功能。
EcommerceFacade 是外观类，它封装了电商系统下单的复杂流程，提供了 placeOrder() 一个统一的接口，客户端只需要调用这个接口就可以完成下单操作。
EcommerceClient 是客户端，通过创建 EcommerceFacade 的对象并调用其方法来使用电商系统的下单功能。