外观(Facade)模式

最新推荐文章于 2025-06-04 10:11:41 发布

饭团小神

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分类专栏：设计模式文章标签： Java 设计模式外观模式

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/qq_38636211/article/details/97756913

外观模式作为对象结构型模式，旨在提供一个统一的接口来访问子系统中的多个接口，降低系统的复杂性。它定义了一个高层接口，使得子系统更易于使用，并减少客户程序与子系统间的依赖。在编译子系统示例中，Compiler类作为Facade，为用户提供了简单易用的编译接口，同时允许需要底层功能的用户直接访问子系统。

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外观(Facade)模式

外观(Facade)模式

隶属类别——对象结构型模式

1. 意图

提供一个统一的接口，用来访问子系统中的一群接口，外观模式定义了一个高层接口，让子系统更容易使用。

2. 别名

3. 动机

将一个系统划分成为若干个子系统有利于降低系统的复杂性。一个常见的设计目标是使子系统间的通信和互相依赖关系达到最小。达到这个目标的途径之一就是引入一个外观(facade)对象，它为子系统中较一般的设施提供了一个单一而简单的界面。

传统没有使用外观模式的系统：

在这里插入图片描述

使用外观模式之后：
在这里插入图片描述

例如有一个编程环境，它允许应用程序访问它的编译子系统。这个编译子系统包含了若干个类，如Scanner,Parser,ProgramNode,BytecodeStream和ProgramNodeBuilder,用于实现这一编译器。有些特殊应用程序需要直接访问这些类，但是大多数编译器的用户并不关心语法分析和代码生成这样的细节，他们只是希望编译一段代码。对这些用户，编译子系统中那些功能强大但层次较低的接口只会使他们的任务复杂化。

为提供一个高层的接口并且对客户屏蔽这些类。编译子系统还包括一个Complier类(facede)，这个类定义了一个编译器功能的统一接口。Compiler类是一个外观，它给用户提供了一个单一而简单的编译子系统接口。它无需隐藏实现编译功能的那些类，即可将它们结合在一起。编译器的外观可方便大多数程序员使用，同时对少数懂得如何使用底层功能的人，它并不隐藏这些功能，如下图所示。

在这里插入图片描述

4. 适用性

在遇到以下情况使用Facade模式：

当你要为一个复杂子系统提供一个简单接口时 子系统往往因为不断演化而变得越来越复杂。大多数模式使用时都会产生更多更小的类。这使得子系统更具有可重用性，也更容易对子系统进行定制，但这也给那些不需要定制子系统的用户带来一些使用上的困难。Facade可以提供一个简单的缺省视图，这一视图对大多数用户来说已经足够了，而那些需要更多的可定制的用户可以越过facade层。
客户程序与抽象类的实现部分之间存在着很大的依赖性 引入facade将这个子系统与客户以及其他的子系统分离，可以提高子系统的独立性和可移植性。
当你需要构建一个层次结构的子系统时，使用facade模式定义子系统中每层的入口点。 如果子系统之间是互相依赖的，你可以让他们仅通过facade进行通讯，从而简化了它们之间的依赖关系。

5. 结构

在这里插入图片描述

6. 参与者

Facade(Compiler)

—— 知道哪些子系统类负责处理请求

—— 将客户的请求代理给适当的子系统对象。
Subsystem classes(Scanner、 Parser、 ProgramNode等)

—— 实现子系统的功能

—— 处理有Facade对象指派的任务。

—— 没有Facade的任何信息，底层不知道高层信息。

7. 协作

客户程序通过发送请求给Facade的方式与子系统通讯， Facade将这些消息转发给适当的子系统对象。尽管是子系统中的有关对象在做实际工作，但Facade模式本身也必须将它的接口转化成子系统的接口。

8. 效果

Facade模式有下面一些优点：

1**.它对客户屏蔽子系统组件**因而减少了客户处理的对象的数目并使得子系统使用起来更加方便。
2.它实现了子系统与客户之间的松耦合关系，子系统内部的功能组件往往是紧耦合的松耦合关系使得子系统的组件变化不会影响到它的客户(看情况吧，耦合的那部分变化还是会影响的)。Facade模式有助于建立层次结构系统，也有助于对对象之间的依赖关系分层。Facade模式可以消除复杂的循环依赖关系。这一点在客户程序与子系统是分别实现的时候尤为重要

在大型软件系统中降低编译依赖性至关重要。在子系统类改变时，希望尽量减少重编译工作以节省时间。用Facade可以降低编译依赖性。限制重要系统中较小的变化所需的重编译工作。Facade模式同样也有利于简化系统在不同平台之间的移植过程(平台移植时，可能会需要修改某个子系统中的某个类的某个方法，而不需要改变多个子系统之间Facade之间的操作。)，因为编译一个子系统一般不许需要编译所有其他的子系统。
3**.如果应用需要，它并不限制他们使用子系统类** 你可以让系统不完全屏蔽对子系统中功能，让想简单实用的人直接使用Facade接口，而让了解并需要子系统功能的人，可以去使用子系统中底层的功能，因此你可以在系统的易用性和通用性之间加以选择。

9. 实现

使用Facade模式时需要注意以下几点：

1.降低客户-子系统之间的耦合度用抽象类实现Facade而它的具体子类对应于不同的子系统实现，这可以进一步降低客户与子系统的耦合度。这样，客户就可以通过抽象的Facade类与子系统(的Facade)通讯。这种抽象耦合关系使得客户不知道它使用的是子系统中的哪一个实现。>

除了生成子类的方法以外，另外一种方法是使用不同的子系统对象(子系统的Facade)对象配置Facade对象。为定制Facade，仅需要对它的子系统facade对象(一个或者多个)进行替换(应该可以用策略(Strategy)模式)。
2.公共子系统类和私有子系统类一个子系统与一个类的相似之处是，它们都有接口并且它们都封装了一些东西——类封装了状态和操作，而子系统封装了一些类。从一个类的公共和私有接口是有益的，可以控制访问，我们联想到子系统的公共和私有接口。

子系统的公共接口包括所有客户程序可以访问的类，私有接口仅用于对子系统进行扩充。当然，Facade类是公共接口的一部分，但它不是唯一部分，子系统的其他部分也可能是公共的，例如，编译子系统中的Parser类和Scanner类是公共接口的一部分。

私有化子系统类确实有用，如今很多面对对象语言可以实现(起码Java和C++)可以实现，比如C++的命名空间(个人觉得和Java中对应的包类似)，Java中的包，都可以仅暴露公共子系统类。从而达到部分子系统部分私有，部分公共。

10. 代码示例

Subsystem classes—— Amplifier & CdPlayer & DvdPlayer & PopcornPopper & Projector & Screen & TheaterLights & Tuner

Amplifier.java

public class Amplifier {
   
   
	String description;
	Tuner tuner;
	DvdPlayer dvd;
	CdPlayer cd;
	
	public Amplifier(String description) {
   
   
		this.description = description;
	}
 
	public void on() {
   
   
		System.out.println(description + " on");
	}
 
	public void off() {
   
   
		System.out.println(description + " off");
	}
 
	public void setStereoSound() {
   
   
		System.out.println(description + " stereo mode on");
	}
 
	public void setSurroundSound() {
   
   
		System.out.println(description + " surround sound on (5 speakers, 1 subwoofer)");
	}
 
	public void setVolume(int level) {
   
   
		System.out.println(description + " setting volume to " + level);
	}

	public void setTuner(Tuner tuner) {
   
   
		System.out.println(description + " setting tuner to " + dvd);
		this.tuner = tuner;
	}
  
	public void setDvd(DvdPlayer dvd) {
   
   
		System.out.println(description + " setting DVD player to " + dvd);
		this.dvd = dvd;
	}
 
	public void setCd(CdPlayer cd) {
   
   
		System.out.println(description + " setting CD player to " + cd);
		this.cd = cd;
	}
 
	@Override
	public String toString() {
   
   
		return description;
	}
}

Cdplayer.java

public class CdPlayer {
   
   
	String description;
	int currentTrack;
	Amplifier amplifier;
	String title;
	
	public CdPlayer(String description, Amplifier amplifier) {
   
   
		this.description = description;
		this.amplifier = amplifier;
	}
 
	public void on() {
   
   
		System.out.println(description + " on");
	}
 
	public void off() {
   
   
		System.out.println(description + " off");
	}

	public void eject() {
   
   
		title = null;
		System.out.println(description + " eject");
	}
 
	public void play(String title) {
   
   
		this.title = title;
		currentTrack = 0