设计模式--外观模式（Facade）

外观模式（Facade）

在现实生活中，常常存在办事较复杂的例子，如办房产证或注册一家公司，有时要同多个部门联系，这时要是有一个综合部门能解决一切手续问题就好了。

软件设计也是这样，当一个系统的功能越来越强，子系统会越来越多，客户对系统的访问也变得越来越复杂。这时如果系统内部发生改变，客户端也要跟着改变，这违背了“开闭原则”，也违背了“迪米特法则”，所以有必要为多个子系统提供一个统一的接口，从而降低系统的耦合度，这就是外观模式的目标。

外观模式的定义与特点

• 外观（Facade）模式的定义：
  是一种通过为多个复杂的子系统提供一个一致的接口，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（Facade）模式的优点：
  1.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。
  2.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。
  3.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：
  1.不能很好地限制客户使用子系统类。
  2.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”。

外观模式的结构与实现

外观（Facade）模式的结构比较简单，主要是定义了一个高层接口。它包含了对各个子系统的引用，客户端可以通过它访问各个子系统的功能。现在来分析其基本结构和实现方法。

1. 模式的结构

外观（Facade）模式包含以下主要角色。

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

其结构图如图 2 所示。

图2 外观（Facade）模式的结构图

2. 模式的实现

外观模式的实现代码如下：

package facade;
public class FacadePattern
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Facade f=new Facade();
        f.method();
    }
}
//外观角色
class Facade
{
    private SubSystem01 obj1=new SubSystem01();
    private SubSystem02 obj2=new SubSystem02();
    private SubSystem03 obj3=new SubSystem03();
    public void method()
    {
        obj1.method1();
        obj2.method2();
        obj3.method3();
    }
}
//子系统角色
class SubSystem01
{
    public  void method1()
    {
        System.out.println("子系统01的method1()被调用！");
    }   
}
//子系统角色
class SubSystem02
{
    public  void method2()
    {
        System.out.println("子系统02的method2()被调用！");
    }   
}
//子系统角色
class SubSystem03
{
    public  void method3()
    {
        System.out.println("子系统03的method3()被调用！");
    }   
}

程序运行结果如下：

子系统01的method1()被调用！
子系统02的method2()被调用！
子系统03的method3()被调用！

外观模式的实例

我们将创建一个 Shape 接口和实现了 Shape 接口的实体类。下一步是定义一个外观类 ShapeMaker。
ShapeMaker 类使用实体类来代表用户对这些类的调用。FacadePatternDemo，我们的演示类使用 ShapeMaker 类来显示结果。

image

1.创建一个接口。Shape.java

public interface Shape {
   void draw();
}

---

2.创建实现接口的实体类。Rectangle.java、Square.java、Circle.java

public class Rectangle implements Shape {
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Rectangle::draw()");
   }
}

public class Square implements Shape {
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Square::draw()");
   }
}

public class Circle implements Shape {
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Circle::draw()");
   }
}

---

3.创建一个外观类。ShapeMaker.java

public class ShapeMaker {
   private Shape circle;
   private Shape rectangle;
   private Shape square;
 
   public ShapeMaker() {
      circle = new Circle();
      rectangle = new Rectangle();
      square = new Square();
   }
 
   public void drawCircle(){
      circle.draw();
   }
   public void drawRectangle(){
      rectangle.draw();
   }
   public void drawSquare(){
      square.draw();
   }
}

---

4.使用该外观类画出各种类型的形状。FacadePatternDemo.java

public class FacadePatternDemo {
   public static void main(String[] args) {
      ShapeMaker shapeMaker = new ShapeMaker();
 
      shapeMaker.drawCircle();
      shapeMaker.drawRectangle();
      shapeMaker.drawSquare();      
   }
}

---

程序运行结果如下：

子系统01的method1()被调用！
子系统02的method2()被调用！
子系统03的method3()被调用！

外观模式的应用场景

• 对分层结构系统构建时，使用外观模式定义子系统中每层的入口点可以简化子系统之间的依赖关系。
• 当一个复杂系统的子系统很多时，外观模式可以为系统设计一个简单的接口供外界访问。
• 当客户端与多个子系统之间存在很大的联系时，引入外观模式可将它们分离，从而提高子系统的独立性和可移植性。

外观模式的扩展

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，则在一定程度上解决了该问题，其结构图如下图所示。

引入抽象外观类的外观模式的结构图