设计模式（七）门面模式（Facade Pattern 外观模式）

一、模式定义

门面模式(Facade Pattern)：外部与一个子系统的通信必须通过一个统一的外观对象进行，为子系统中的一组接口提供一个一致的界面，外观模式定义了一个高层接口，这个接口使得这一子系统更加容易使用。门面模式又称为外观模式，它是一种对象结构型模式。

二、模式动机

现代的软件系统都非常复杂，尽管我们已经想尽一切方法将其“分而治之”，把一个系统划分为好几个较小的子系统了，但是仍然可能会存在这样的问题：子系统内有非常多的类，客户端往往需要和许多对象打交道之后 才能完成想要完成的功能。
在我们的生活中医院就是这样的。一般的医院都会分为挂号、门诊、化验、收费、取药等。看病的病人要想治好自己的病（相当于一个客户端想要实现自己的功能）就要和医院的各个部门打交道。首先，病人需要挂号，然后门诊，如果医生要求化验的话，病人就要去化验，然后再回到门诊室，最后拿药，经过一系列复杂的过程后才能完成看病的过程。如下图所示：

解决这种不便的方式就是引入门面模式。如果我们在医院设立一个接待员的话，病人只负责和接待员接触，由接待员负责与医院的各个部门打交道，如下图所示：

三、模式结构

从上图中我们可以看出门面模式一共有两种角色：

门面角色：客户端调用这个角色的方法。此角色知晓相关的子系统的功能和责任。正常情况下，本角色会将所有从客户端发来的请求委派到相应的子系统中去。

子系统角色：可以同时有一个或者多个子系统。每个子系统都不是一个单独的类，而是一个类的集合。每一个子系统都可以被客户端直接调用，或者被门面角色直接调用。子系统并不知道门面的存在，罪域子系统而言，门面仅仅是另一个客户端而已。

四、实例分析

这次我们来关注一下土豪的个人生活，话说土豪下班回到家里后首先要做的就是把灯打开，我们假设他一共需要打开三个灯，然后就是打开热水器烧水准备洗澡，在等待的过程还会打开电视机看新闻。如果我们用一般的方法来实现的话，代码就会是下面这个样子。

这是电灯的类，里边有打开的方法。

package com.designpattern.facade;

public class Light {
    public void open(){
        System.out.println("Light has been opened!");
    }
}

这是热水器的类，里边有打开的方法。

package com.designpattern.facade;

public class Heater {
    public void open(){
        System.out.println("Heater has been opened!");
    }
}

这是电视机的类，里边有打开的方法。

package com.designpattern.facade;

public class TV {

    public void open(){
        System.out.println("TV has been opened!");
    }
}

在主函数里就要创建各种对象，并且调用他们的额open方法。我们看到主函数为了实现土豪下班回家这一个功能需要和三个电灯，一个热水器和一台电视机打交道，非常的复杂，所以这时候我们就应该使用门面模式。

package com.designpattern.facade;

public class Main {

    public static void main(String[] args){
        Light light1 = new Light();
        Light light2 = new Light();
        Light light3 = new Light();
        Heater heater = new Heater();
        TV tv = new TV();

        /**
         * 需要一步一步的操作
         */
        light1.open();
        light2.open();
        light3.open();
        heater.open();
        tv.open();
    }
}

在门面类中我们创建一个统一的open方法，来调度所有的开关。

package com.designpattern.facade;

public class Facade {

    private Light light1, light2, light3;
    private Heater heater;
    private TV tv;

    public Facade() {
        light1 = new Light();
        light2 = new Light();
        light3 = new Light();
        heater = new Heater();
        tv = new TV();
    }

    public void open() {
        light1.open();
        light2.open();
        light3.open();
        heater.open();
        tv.open();
    }
}

这样在主函数类只需要使用门面类就可以了。

package com.designpattern.facade;

public class Main2 {

    public static void main(String[] args) {
        Facade facade = new Facade();
        /**
         * 一步操作就可以完成所有的准备工作
         */
        facade.open();
    }

}

五、模式的优缺点

优点：

• 对客户屏蔽子系统组件，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。通过引入门面模式，客户代码将变得很简单，与之关联的对象也很少。
• 实现了子系统与客户之间的松耦合关系，这使得子系统的组件变化不会影响到调用它的客户类，只需要调整外观类即可。
• 降低了大型软件系统中的编译依赖性，并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一般不需要编译所有其他的子系统。一个子系统的修改对其他子系统没有任何影响，而且子系统内部变化也不会影响到外观对象。
• 只是提供了一个访问子系统的统一入口，并不影响用户直接使用子系统类。

缺点：

• 不能很好地限制客户使用子系统类，如果对客户访问子系统类做太多的限制则减少了可变性和灵活性。
• 在不引入抽象外观类的情况下，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”。

五、使用场景

1、当要为一个复杂子系统提供一个简单接口时可以使用外观模式。该接口可以满足大多数用户的需求，而且用户也可以越过外观类直接访问子系统。
2、客户程序与多个子系统之间存在很大的依赖性。引入外观类将子系统与客户以及其他子系统解耦，可以提高子系统的独立性和可移植性。
3、在层次化结构中，可以使用外观模式定义系统中每一层的入口，层与层之间不直接产生联系，而通过外观类建立联系，降低层之间的耦合度。

六、需要注意的几点

一个系统有多个外观类
在外观模式中，通常只需要一个外观类，并且此外观类只有一个实例，换言之它是一个单例类。在很多情况下为了节约系统资源，一般将外观类设计为单例类。当然这并不意味着在整个系统里只能有一个外观类，在一个系统中可以设计多个外观类，每个外观类都负责和一些特定的子系统交互，向用户提供相应的业务功能。
不要试图通过外观类为子系统增加新行为
不要通过继承一个外观类在子系统中加入新的行为，这种做法是错误的。外观模式的用意是为子系统提供一个集中化和简化的沟通渠道，而不是向子系统加入新的行为，新的行为的增加应该通过修改原有子系统类或增加新的子系统类来实现，不能通过外观类来实现。
外观模式与迪米特法则
外观模式创造出一个外观对象，将客户端所涉及的属于一个子系统的协作伙伴的数量减到最少，使得客户端与子系统内部的对象的相互作用被外观对象所取代。外观类充当了客户类与子系统类之间的“第三者”，降低了客户类与子系统类之间的耦合度，外观模式就是实现代码重构以便达到“迪米特法则”要求的一个强有力的武器。
抽象外观类的引入
外观模式最大的缺点在于违背了“开闭原则”，当增加新的子系统或者移除子系统时需要修改外观类，可以通过引入抽象外观类在一定程度上解决该问题，客户端针对抽象外观类进行编程。对于新的业务需求，不修改原有外观类，而对应增加一个新的具体外观类，由新的具体外观类来关联新的子系统对象，同时通过修改配置文件来达到不修改源代码并更换外观类的目的。

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