外观模式

外观模式

案例

张三没事的时候就喜欢在家看电影，而且还有投影仪，把窗帘一拉，电灯一关，瞬间就有电影院的感觉。下面就用代码来模拟这一过程。

1.根据面向对象的思想，这里创建了四个类：

窗帘类：

/**
 * 窗帘
 */
public class Curtain {
    public void draw() {
        System.out.println("放下窗帘");
    }
}

电灯类：

/**
 * 电灯
 */
public class Lighting {
    public void close() {
        System.out.println("关闭电灯");
    }
}

投影仪类：

/**
 * 投影仪
 */
public class Projector {
    public void open() {
        System.out.println("打开投影仪");
    }
}

电脑类：

/**
 * 电脑
 */
public class Computer {
    public void play() {
        System.out.println("播放电影");
    }
}

2.模拟看电影：

/**
 * 模拟在家看电影的过程
 */
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Window window = new Window();
        Curtain curtain = new Curtain();
        Lighting lighting = new Lighting();
        Projector projector = new Projector();
        Computer computer = new Computer();
        window.close();
        curtain.draw();
        lighting.close();
        projector.open();
        computer.play();
    }
}

3.模拟结果：

放下窗帘
关闭电灯
打开投影仪
播放电影

电影虽然看上了，但是感觉开始的一些列操作比较麻烦，如果有谁能够代替张三做关窗帘、关灯、放投影仪和开电脑的动作就好了。比如说拥有一个遥控器，可以帮助我们做这些操作。这与 设计模式中的外观模式非常相似，下面就来介绍一下外观模式。

模式介绍

外观模式又称为门面模式，它是一种对象结构型模式。外观模式（Facade），是指提供一个统一的接口去访问多个子系统的多个不同的接口，它为子系统中的一组接口提供一个统一的高层接口。使得子系统更容易使用。。

角色构成

• 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。
• 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。

UML类图

facade

外观模式的主要目的在于降低系统的复杂程度，在面向对象软件系统中，类与类之间的关系越多，不能表示系统设计得越好，反而表示系统中类之间的耦合度太大，这样的系统在维护和修改时都缺乏灵活性，因为一个类的改动会导致多个类发生变化，而外观模式的引入在很大程度上降低了类与类之间的耦合关系。引入外观模式之后，增加新的子系统或者移除子系统都非常方便，客户类无须进行修改（或者极少的修改），只需要在外观类中增加或移除对子系统的引用即可。

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。下面我们就根据这一思想对我们的代码进行改造

代码改造

1.引入外观角色类：

/**
 * 外观角色类
 */
public class Facade {
    private Curtain curtain;
    private Lighting lighting;
    private Projector projector;
    private Computer computer;

    public Facade() {
        curtain = new Curtain();
        lighting = new Lighting();
        projector = new Projector();
        computer = new Computer();
    }

    public void start() {
        curtain.draw();
        lighting.close();
        projector.open();
        computer.play();
    }
}

2.四个子系统角色类：这里和上面的代码是一样的，就不占用空间了

3.客户端使用：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 直接调用外观角色的方法即可
        Facade facade = new Facade();
        facade.start();
    }
}

4.测试结果：

放下窗帘
关闭灯光
打开投影仪
播放电影

可以看到我们通过引入了外观角色使得只需要调用它的方法即可以完成原本需要我们自己完成的操作，瞬间感觉像是多了一个智能家居的遥控器。对于使用者来说非常的方便。

模式应用

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。

比如我们常常开发的网页项目，在页面中提供给用户各种菜单、导航栏和按钮使得用户可以通过操作网页来达到操作业务数据的目的。为了达到这一目的，我们内部的服务器端通过调用不同的数据资源来提供操作，说不定后台还会有多个子系统提供帮助。这里的访问的后台服务器就可以看作是一个外观角色，它的内部调用了多个子系统来提供功能。

还有我们常用的日志框架，一般我们都会引入SLF4J（Simple Logging Facade for Java，缩写SLF4J）翻译过来就是Java简易日志门面，从命名上来看就知道它与门面模式的关联。我们在使用时通过SLF4J中的类，然而在它的内部它可能使用的是Log4j、logback等日志框架。

总结

1.主要优点

• 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。
• 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。
• 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。

2.主要缺点

• 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。
• 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。

3.适用场景

• 当要为访问一系列复杂的子系统提供一个简单入口时可以使用外观模式。
• 客户端程序与多个子系统之间存在很大的依赖性。引入外观类可以将子系统与客户端解耦，从而提高子系统的独立性和可移植性。
• 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。

参考资料

• 大话设计模式
• 设计模式Java版本-刘伟
• Log4j、Logback的使用以及日志门面模式(外观模式)
• 外观模式

本篇文章github代码地址：https://github.com/Phoegel/design-pattern/tree/main/facade
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