外观模式

最新推荐文章于 2024-10-07 20:43:12 发布

xcosy

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分类专栏：软件设计模式文章标签：设计模式

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外观模式是一种设计模式，提供了一种统一接口，使得客户端可以更简单地与多个子系统交互，降低了耦合度。在家庭影院场景中，遥控器作为外观角色，统一管理各个设备的操作。此模式在系统分层和遗留系统改造中发挥作用，但也需要注意避免过度使用导致违反‘开闭原则’。Tomcat中也运用了外观模式，通过Facade类隔离组件间的交互。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

定义

外观（Facade）模式是一种通过为多个复杂的子系统提供一个统一的接口，而使这些子系统更加容易被访问的模式。该模式对外有一个统一接口，外部应用程序不用关心内部子系统的具体的细节，这样会大大降低应用程序的复杂度，提高了程序的可维护性。

外观模式属于对象结构型模式。

要点

外观（Facade）模式是“迪米特法则”的典型应用，优点：

降低了子系统与客户端之间的耦合度，使得子系统的变化不会影响调用它的客户类。
对客户屏蔽了子系统组件，减少了客户处理的对象数目，并使得子系统使用起来更加容易。
降低了大型软件系统中的编译依赖性，简化了系统在不同平台之间的移植过程，因为编译一个子系统不会影响其他的子系统，也不会影响外观对象。

外观（Facade）模式的缺点：

不能很好地限制客户使用子系统类。
增加新的子系统可能需要修改外观类或客户端的源代码，违背了“开闭原则”。

外观（Facade）模式包含以下主要角色：
外观（Facade）：为多个子系统对外提供一个共同的接口。
子系统（Sub System）：实现系统的部分功能，客户可以通过外观角色访问它。
客户（Client）：通过一个外观角色访问各个子系统的功能。

在这里插入图片描述

场景

组建一个家庭影院，DVD 播放器、投影仪、自动屏幕、环绕立体声、要求完成使用家庭影院的功能：

放下屏幕
开投影仪
开音响
开DVD
调暗灯光
观影结束后，关闭各种设备

其过程为：直接用遥控器统筹各设备开关，简化用户操作步骤。

实现

Screen

/**
 * 电影幕布
 */
public class Screen {

    public void up() {
        System.out.println("升起电影幕布...");
    }

    public void down() {
        System.out.println("放下电影幕布...");
    }

}

Projector

/**
 * 投影仪
 */
public class Projector {

    public void on() {
        System.out.println("打开投影仪...");
    }

    public void off() {
        System.out.println("关闭投影仪...");
    }

    public void focus() {
        System.out.println("调节投影仪焦距...");
    }

}

Audio

/**
 * 音响
 */
public class Audio {

    public void on() {
        System.out.println("打开音响...");
    }

    public void off() {
        System.out.println("关闭音响...");
    }

    public void setVolume() {
        System.out.println("设置音量...");
    }

}

DVD

/**
 * DVD播放器
 */
public class DVD {

    public void on() {
        System.out.println("打开DVD播放器...");
    }

    public void off() {
        System.out.println("关闭DVD播放器...");
    }

    public void pause() {
        System.out.println("DVD播放暂停...");
    }

    public void play() {
        System.out.println("DVD开始播放...");
    }

    public void setDisk(String movieName) {
        System.out.println(String.format("指定DVD影碟:[ %s ]", movieName));
    }

}

Light

/**
 * 灯光
 */
public class Light {

    public void turnUp() {
        System.out.println("调亮灯光...");
    }

    public void turnDown() {
        System.out.println("调暗灯光...");
    }

}

CinemaRemoteControlFacade

/**
 * 影院集成遥控控制（外观角色）
 */
public class CinemaRemoteControlFacade {

    private Screen screen;
    private Projector projector;
    private Audio audio;
    private DVD dvd;
    private Light light;

    public CinemaRemoteControlFacade(Screen screen, Projector projector, Audio audio, DVD dvd, Light light) {
        this.screen = screen;
        this.projector = projector;
        this.audio = audio;
        this.dvd = dvd;
        this.light = light;
    }

    /**
     * 开始看电影
     */
    public void watchMovie(String movieName) {
        screen.down();
        projector.on();
        projector.focus();
        audio.on();
        audio.setVolume();
        dvd.on();
        dvd.setDisk(movieName);
        dvd.play();
        light.turnDown();
    }

    /**
     * 结束看电影
     */
    public void endMovie() {
        dvd.off();
        audio.off();
        projector.off();
        light.turnUp();
        screen.up();
    }

}

Client

public class Client {

    public static void main(String[] args) {

        CinemaRemoteControlFacade remoteControl = new CinemaRemoteControlFacade(new Screen(), new Projector(), new Audio(), new DVD(), new Light());

		System.out.println("------------准备播放电影------------\n");
		remoteControl.watchMovie("决战中途岛");
        
        try {
            Thread.sleep(10000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        
		System.out.println("\n------------电影播放结束------------\n");
        remoteControl.endMovie();

    }

}

==================================
输出：

------------准备播放电影------------

放下电影幕布...
打开投影仪...
调节投影仪焦距...
打开音响....
设置音量...
打开DVD播放器...
指定DVD影碟:[ 决战中途岛 ]
DVD开始播放...
调暗灯光...

------------播放结束------------

关闭DVD播放器...
关闭音响...
关闭投影仪...
调亮灯光...
升起电影幕布...

源码

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总结

外观模式对外屏蔽了子系统的细节，因此外观模式降低了客户端对子系统使用的复杂性
外观模式对客户端与子系统的耦合关系 - 解耦，让子系统内部的模块更易维护和扩展
通过合理的使用外观模式，可以帮我们更好的划分访问的层次
当系统需要进行分层设计时，可以考虑使用 Facade 模式
在维护一个遗留的大型系统时，可能这个系统已经变得非常难以维护和扩展，此时可以考虑为新系统开发一个 Facade 类，来提供遗留系统的比较清晰简单的接口，让新系统与 Facade 类交互，提高复用性
不能过多的或者不合理的使用外观模式，使用外观模式好，还是直接调用模块好。要以让系统有层次，利于维护为目的。

在外观模式中，当增加或移除子系统时需要修改外观类，这违背了“开闭原则”。如果引入抽象外观类，让具体外观类继承抽象外观类，具体外观类聚合使用需要的子系统即可。

Tomcat中有很多场景都使用到了外观模式，因为Tomcat中有很多不同的组件，每个组件需要相互通信，但又不能将自己内部数据过多地暴露给其他组件。用外观模式隔离数据是个很好的方法，比如Request上使用外观模式，因为Request类中很多方法都是组件内部之间交互用的，比如setComet、setReuqestedSessionId等方法，这些方法并不对外公开，但又必须设置为public，因为还要和内部组件交互使用。最好的解决方法就是通过使用一个Facade类，屏蔽掉内部组件之间交互的方法，只提供外部程序要使用的方法。