23种设计模式 - 外观模式

模式定义

外观模式（Facade Pattern）是一种结构型设计模式，通过为复杂子系统提供统一的简化接口，隐藏其内部复杂性，使客户端能够更便捷地调用子系统功能[1][4][6][9]。

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模式结构

外观类（Facade）

• 封装子系统的核心功能，提供高层接口（如start()、shutdown()）供客户端调用。
  子系统类（Subsystems）
• 实现具体功能（如运动控制、传感器监控），但对外观类无感知。

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适用场景

数控系统集成：统一管理运动控制、传感器、冷却等子系统。
简化复杂接口：如多媒体播放器整合音频、视频、字幕模块。
降低耦合：客户端仅依赖外观类，无需直接操作子系统。

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C++示例（数控系统操作集成）

场景说明：
设计一个数控系统外观类，封装运动控制、传感器监控和冷却系统的启动/关闭流程。

#include 

// 子系统1：运动控制
class MotionControl {
public:
    void moveTo(float x, float y) {
        std::cout << "运动控制：移动到坐标(" << x << ", " << y << ")\n";
    }
    void stop() { std::cout << "运动控制：停止\n"; }
};

// 子系统2：传感器系统
class SensorSystem {
public:
    void checkStatus() { std::cout << "传感器：状态正常\n"; }
    void shutdown() { std::cout << "传感器：关闭\n"; }
};

// 子系统3：冷却系统
class CoolingSystem {
public:
    void activate() { std::cout << "冷却系统：启动\n"; }
    void deactivate() { std::cout << "冷却系统：关闭\n"; }
};

// 外观类：数控系统统一接口
class CNCFacade {
private:
    MotionControl motionCtrl;
    SensorSystem sensorSys;
    CoolingSystem coolingSys;

public:
    void start() {
        coolingSys.activate();  // 先启动冷却系统
        sensorSys.checkStatus();// 检查传感器
        motionCtrl.moveTo(0, 0);// 初始化位置
        std::cout << "数控系统就绪\n";
    }

    void shutdown() {
        motionCtrl.stop();      // 停止运动
        sensorSys.shutdown();   // 关闭传感器
        coolingSys.deactivate();// 最后关闭冷却
        std::cout << "数控系统已关闭\n";
    }
};

// 客户端代码
int main() {
    CNCFacade cncFacade;
    cncFacade.start();     // 一键启动
    cncFacade.shutdown();  // 一键关闭
    return 0;
}

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代码解释
子系统类：

• MotionControl控制机械臂运动，SensorSystem监控设备状态，CoolingSystem防止过热。
  外观类CNCFacade：
• start()方法按顺序启动冷却、检查传感器、初始化位置，隐藏了子系统的调用细节。
• shutdown()方法按安全顺序关闭各子系统，避免硬件损坏。
  客户端：
• 只需调用外观类的两个方法，无需了解子系统交互逻辑。

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模式优点

简化调用：客户端代码量减少70%（对比直接调用子系统）。
解耦：子系统升级不影响客户端（如修改冷却启动逻辑）。
安全封装：强制按顺序启停子系统，避免误操作。