设计模式-外观模式在Java中的使用示例

场景

外观模式

外观模式是一种使用频率非常高的结构型设计模式，它通过引入一个外观角色来简化客户端与子系统

之间的交互，为复杂的子系统调用提供一个统一的入口，降低子系统与客户端的耦合度，且客户端调用非常方便。

示例

自己泡茶和去茶馆喝茶的区别，如果是自己泡茶需要自行准备茶叶、茶具和开水，而去茶馆喝茶，

最简单的方式就是跟茶馆服务员说想要一杯什么样的茶，是铁观音、碧螺春还是西湖龙井？

正因为茶馆有服务员，顾客无须直接和茶叶、茶具、开水等交互，整个泡茶过程由服务员来完成，

顾客只需与服务员交互即可，整个过程非常简单省事。

在软件开发中，有时候为了完成一项较为复杂的功能，一个客户类需要和多个业务类交互，而这些需

要交互的业务类经常会作为一个整体出现，由于涉及到的类比较多，导致使用时代码较为复杂，此时，

特别需要一个类似服务员一样的角色，由它来负责和多个业务类进行交互，而客户类只需与该类交互。

外观模式通过引入一个新的外观类(Facade)来实现该功能，外观类充当了软件系统中的“服务员”，

它为多个业务类的调用提供了一个统一的入口，简化了类与类之间的交互。在外观模式中，那些

需要交互的业务类被称为子系统(Subsystem)。如果没有外观类，那么每个客户类需要和多个子系统

之间进行复杂的交互，系统的耦合度将很大；而引入外观类之后，客户类只需要直接与外观类交互，

客户类与子系统之间原有的复杂引用关系由外观类来实现，从而降低了系统的耦合度。

外观模式结构图

外观模式角色

(1) Facade（外观角色）：

在客户端可以调用它的方法，在外观角色中可以知道相关的（一个或者多个）子系统的功能和责任；

在正常情况下，它将所有从客户端发来的请求委派到相应的子系统去，传递给相应的子系统对象处理。

(2) SubSystem（子系统角色）：

在软件系统中可以有一个或者多个子系统角色，每一个子系统可以不是一个单独的类，而是一个类的集合，

它实现子系统的功能；每一个子系统都可以被客户端直接调用，或者被外观角色调用，它处理由外观类传过来的请求；

子系统并不知道外观的存在，对于子系统而言，外观角色仅仅是另外一个客户端而已。

外观模式中所指的子系统是一个广义的概念，它可以是一个类、一个功能模块、系统的一个组成部分

或者一个完整的系统。子系统类通常是一些业务类，实现了一些具体的、独立的业务功能。

应用实例

某软件公司欲开发一个可应用于多个软件的文件加密模块，该模块可以对文件中的数据进行加密并将

加密之后的数据存储在一个新文件中，具体的流程包括三个部分，分别是读取源文件、加密、保存加

密之后的文件，其中，读取文件和保存文件使用流来实现，加密操作通过求模运算实现。这三个操作

相对独立，为了实现代码的独立重用，让设计更符合单一职责原则，这三个操作的业务代码封装在三

个不同的类中：

EncryptFacade充当外观类，FileReader、CipherMachine和FileWriter充当子系统类。

注：

博客：
霸道流氓气质的博客_CSDN博客-C#,架构之路,SpringBoot领域博主

实现

1、文件读取类，充当子系统类

//文件读取类，充当子系统类
public class FileReader {
    public String read(){
        System.out.println("读取加密文件内容成功");
        return "badaodechengxvyuan";
    }
}

2、数据加密类，充当子系统类

//数据加密类，充当子系统类
public class CipherMachine {
    public String encrypt(String plainText){
        System.out.println("数据加密成功");
        return "dsfgdfgfd";
    }
}

3、数据写入类，充当子系统类

//数据写入类，充当子系统类
public class FileWriter {
    public void write(String encryptStr){
        System.out.println("保存密文，写入到文件");
    }
}

4、加密外观类，充当外观类

//加密外观类，充当外观类
public class EncryptFacade {

    private FileReader reader;
    private CipherMachine cipherMachine;
    private FileWriter writer;

    public EncryptFacade() {
       reader = new FileReader();
       cipherMachine = new CipherMachine();
       writer = new FileWriter();
    }

    //调用其他对象的业务方法
    public void fileEncrypt(){
        String plainStr = reader.read();
        String encryptStr = cipherMachine.encrypt(plainStr);
        writer.write(encryptStr);
    }
}

5、客户端调用

public class Cilent {
    public static void main(String[] args) {
        EncryptFacade encryptFacade = new EncryptFacade();
        encryptFacade.fileEncrypt();
    }
}

6、思考与改造抽象外观类

在标准的外观模式结构图中，如果需要增加、删除或更换与外观类交互的子系统类，必须修改外观类

或客户端的源代码，这将违背开闭原则，因此可以通过引入抽象外观类来对系统进行改进，在一定程

度上可以解决该问题。在引入抽象外观类之后，客户端可以针对抽象外观类进行编程，对于新的业务

需求，不需要修改原有外观类，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。

如果在应用实例“文件加密模块”中需要更换一个加密类，不再使用原有的加密类CipherMachine，

而改为新加密类NewCipherMachine。

如果不增加新的外观类，只能通过修改原有外观类EncryptFacade的源代码来实现加密类的更换，

将原有的对CipherMachine类型对象的引用改为对NewCipherMachine类型对象的引用，这违背了

开闭原则，因此需要通过增加新的外观类来实现对子系统对象引用的改变。

如果增加一个新的外观类NewEncryptFacade来与FileReader类、FileWriter类以及新增加的

NewCipherMachine类进行交互，虽然原有系统类库无须做任何修改，但是因为客户端代码中原来针

对EncryptFacade类进行编程，现在需要改为NewEncryptFacade类，因此需要修改客户端源代码。

7、修改

新建新的加密算法的加密类

//更换新加密算法的加密类
public class NewCipherMachine {
    public String encrypt(String plainText){
        System.out.println("使用新加密算法数据加密成功");
        return "fgfggfdfgdf";
    }
}

8、引入抽象外观类

//引入抽象外观类
public abstract class AbstractEncryptFacade {
    public abstract void fileEncrypt();
}

9、将原来的加密外观类修改为

public class EncryptFacade extends AbstractEncryptFacade{

    private FileReader reader;
    private CipherMachine cipherMachine;
    private FileWriter writer;

    public EncryptFacade() {
       reader = new FileReader();
       cipherMachine = new CipherMachine();
       writer = new FileWriter();
    }

    //调用其他对象的业务方法
    @Override
    public void fileEncrypt(){
        String plainStr = reader.read();
        String encryptStr = cipherMachine.encrypt(plainStr);
        writer.write(encryptStr);
    }
}

10、编写新的加密外观类

//新增具体加密外观类
public class NewEncryptFacade extends AbstractEncryptFacade{

    private FileReader reader;
    private NewCipherMachine cipherMachine;
    private FileWriter writer;

    public NewEncryptFacade(){
        reader = new FileReader();
        cipherMachine = new NewCipherMachine();
        writer = new FileWriter();
    }

    @Override
    public void fileEncrypt() {
        String plainStr = reader.read();
        String encryptStr = cipherMachine.encrypt(plainStr);
        writer.write(encryptStr);
    }
}

11、客户端面向抽象外观类编程，由具体业务决定采用那种外观类

public class Cilent {
    public static void main(String[] args) {
        //标准外观模式方式
//        EncryptFacade encryptFacade = new EncryptFacade();
//        encryptFacade.fileEncrypt();
        //抽象外观类方式
        AbstractEncryptFacade encryptFacade;
        //通过业务决定具体使用哪种外观类
        encryptFacade = new NewEncryptFacade();
        encryptFacade.fileEncrypt();
    }
}

12、总结

外观模式是一种使用频率非常高的设计模式，它通过引入一个外观角色来简化客户端与子系统之间的交互，

为复杂的子系统调用提供一个统一的入口，使子系统与客户端的耦合度降低，且客户端调用非常方便。

外观模式并不给系统增加任何新功能，它仅仅是简化调用接口。在几乎所有的软件中都能够找到外观模式的应用，

如绝大多数B/S系统都有一个首页或者导航页面，大部分C/S系统都提供了菜单或者工具栏，在这里，

首页和导航页面就是B/S系统的外观角色，而菜单和工具栏就是C/S系统的外观角色，通过它们用户可以快速访问子系统

，降低了系统的复杂程度。

外观模式的主要优点如下：

(1) 它对客户端屏蔽了子系统组件，减少了客户端所需处理的对象数目，并使得子系统使用起来更加容易。

通过引入外观模式，客户端代码将变得很简单，与之关联的对象也很少。

(2) 它实现了子系统与客户端之间的松耦合关系，这使得子系统的变化不会影响到调用它的客户端，只需要调整外观类即可。

(3) 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。

外观模式的主要缺点如下：

(1) 不能很好地限制客户端直接使用子系统类，如果对客户端访问子系统类做太多的限制则减少了可变性和灵活性。

(2) 如果设计不当，增加新的子系统可能需要修改外观类的源代码，违背了开闭原则。