设计模式-外观模式

设计模式专栏

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模式介绍

外观模式（Facade Pattern）是一种结构性设计模式，它隐藏了系统的复杂性，并向客户端提供了一个简洁且方便的接口。

外观模式将一个系统中的每一项称为一个子系统，为这一组子系统提供一个高层接口。这个接口使得这一子系统更加容易被人使用。通俗的来讲就是，将一系列的行为封装为一个接口，在这个接口中统一来调用这些行为，这样在程序员使用的时候就不需要一个一个接口的调用，而只需要调用统一的接口就可以了，以此来降低整个流程的复杂度。

但是需要注意的是，Facade只是为了方便一般用户调用，当有特殊的需求需要访问某个或者某些个别子系统时，也可以自己通过调用各个子系统来完成自己的需求。Facade对于子系统来说，其实是另一个客户端而已。

外观模式的目的是简化客户端与子系统之间的交互，使得客户端不需要了解子系统的内部结构和实现细节，同时提供一种简洁的接口来使用子系统的功能。这有助于降低系统的复杂性，提高可维护性和可扩展性。

模式特点

外观模式的主要特点包括：

1. 简化接口 ：外观模式为复杂的子系统提供了一个统一的、简化的接口，隐藏了子系统的内部细节，使得客户端可以更加便捷地使用子系统的功能。
2. 隔离依赖 ：外观模式将客户端与子系统的直接依赖关系隔离开来，客户端只需要与外观对象进行交互，而不需要关心子系统的具体实现和相互关系，降低了客户端与子系统之间的耦合度。
3. 提供高层接口 ：外观模式定义了一个高层接口，将各个子系统的操作打包在一起，为客户端提供一致性的访问点，减少了客户端需要处理的对象数量，降低了系统的复杂性。
4. 隐藏实现细节 ：外观模式隐藏了子系统的实现细节，使得客户端可以独立于子系统的实现进行使用。这样，即使子系统的内部实现发生变化，只要不影响到外观对象的接口，客户端的使用就不会受到影响。
5. 提高可维护性和可扩展性 ：由于外观模式将子系统的复杂性隐藏在内部，并提供了一个简化的接口给客户端使用，因此可以更容易地对子系统进行修改、扩展和维护，而不会影响到客户端的使用。

外观模式通过简化接口、隔离依赖、提供高层接口、隐藏实现细节以及提高可维护性和可扩展性等特点，有效地降低了系统的复杂性，提高了系统的可维护性和可扩展性。

应用场景

外观模式的应用场景包括但不限于以下几种情况：

1. 子系统复杂，相互依赖，可以通过引入外观类来简化客户端与子系统的交互。

2. 需要降低代码的耦合度，提高系统的可维护性和可扩展性，通过外观模式可以使客户端仅与外观类交互，无需关注子系统的内部变化。

3. 需要将一个复杂系统与其他系统进行集成，可以引入一个外观类作为系统之间的接口，使外部系统无需了解内部系统的具体实现，只需通过外观类与内部系统进行交互。

4. 需要在客户端和子系统之间建立一个隔离层，以保护子系统不受外部干扰。通过引入外观类，可以在客户端和子系统之间建立一个隔离层，使得客户端无法直接访问子系统内部的细节，从而保护子系统不受外部干扰。

5. 需要在客户端和子系统之间建立一个统一的接口，以方便客户端的使用。通过引入外观类，可以定义一个统一的接口，使得客户端可以通过这个接口与子系统进行交互，而无需了解子系统的内部结构和实现细节。

6. 需要在多个子系统之间进行协调，以实现整体功能。当有多个子系统需要相互协作时，可以通过引入外观类来协调这些子系统之间的交互，以确保整体功能的实现。

外观模式和里氏替换原则的区别

外观模式和里氏替换原则是面向对象设计的两个重要原则，它们的目的和关注点有所不同。

外观模式是一种结构性设计模式，它通过提供一个统一的接口来简化客户端与子系统之间的交互，隐藏了子系统的内部细节，使得客户端可以更加便捷地使用子系统的功能。外观模式关注的是系统的高层接口和客户端的使用体验，它通过简化接口和隔离依赖来降低系统的复杂性，提高可维护性和可扩展性。

里氏替换原则是面向对象设计的基本原则之一，它规定了子类可以替换其基类，并且软件单位的功能不受到影响的原则。里氏替换原则关注的是基类和子类的关系，只有当这种关系存在时，里氏代换关系才存在。它强调了继承复用的基石，只有当衍生类可以替换掉基类，软件单位的功能不受到影响时，基类才能真正被复用，而衍生类也能够在基类的基础上增加新的行为。

虽然外观模式和里氏替换原则有所不同，但它们之间也有一定的关联。外观模式可以看作是里氏替换原则的一种应用，它通过提供一个高层接口来简化客户端与子系统的交互，使得子类可以更容易地替换基类，并且不会影响到客户端的使用。同时，里氏替换原则也是实现外观模式的关键步骤之一，它规范了基类和子类的关系，使得衍生类可以替换掉基类，并且不会影响到软件单位的功能。

外观模式和里氏替换原则都是面向对象设计的重要原则，它们分别关注不同的方面，但都是为了提高软件的可维护性和可扩展性。

代码示例

Java实现外观模式

下面是一个简单的Java实现外观模式的示例：

// 子系统类
class Subsystem {
    public void operation1() {
        System.out.println("Subsystem operation 1");
    }
    public void operation2() {
        System.out.println("Subsystem operation 2");
    }
}

// 外观类
class Facade {
    private Subsystem subsystem;
    public Facade(Subsystem subsystem) {
        this.subsystem = subsystem;
    }
    public void operation() {
        subsystem.operation1();
        subsystem.operation2();
    }
}

// 客户端代码
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Subsystem subsystem = new Subsystem();
        Facade facade = new Facade(subsystem);
        facade.operation(); // 调用外观类的方法，实际上会调用子系统的操作1和操作2方法
    }
}

在这个示例中，我们定义了一个Subsystem类，它代表了一个子系统，包含了两个操作方法operation1和operation2。然后我们定义了一个Facade类，它代表了外观类，通过构造函数将子系统作为参数传入，并在operation方法中调用了子系统的操作方法。最后，我们在客户端代码中创建了一个Subsystem对象和一个Facade对象，并将Subsystem对象作为参数传入Facade对象的构造函数中。在客户端代码中，我们只需要调用Facade对象的operation方法即可完成对子系统的操作。

python实现外观模式

在Python中，可以使用类来实现外观模式。下面是一个简单的示例，其中有一个子系统类和一个外观类：

# 子系统类
class SubSystem:
    def operation1(self):
        print("SubSystem operation 1")
        
    def operation2(self):
        print("SubSystem operation 2")

# 外观类
class Facade:
    def __init__(self):
        self.subsystem = SubSystem()
        
    def operation(self):
        self.subsystem.operation1()
        self.subsystem.operation2()

在上面的示例中，SubSystem类有两个方法operation1和operation2，这些方法可以被视为子系统的操作。Facade类是一个外观类，它有一个SubSystem对象作为其属性，并定义了一个operation方法，该方法调用了子系统的两个操作。这样，客户端代码只需要与Facade对象交互，而无需了解子系统的内部结构和实现细节。客户端代码可以像下面这样使用外观模式：

# 创建外观对象
facade = Facade()

# 调用外观对象的方法，实际上会调用子系统的操作1和操作2方法
facade.operation()

外观模式在spring中的应用

外观模式在Spring框架中有着广泛的应用。Spring框架中的外观模式主要用于简化客户端与复杂子系统的交互。下面是一些Spring中外观模式的应用示例：

1. Spring MVC框架中的Controller层就是一个典型的外观模式的例子。Controller层为客户端提供了一个统一的接口，用于处理用户请求并返回响应。它隐藏了业务逻辑层的具体实现细节，使得客户端可以更加方便地使用业务逻辑。
2. Spring Boot中的AutoConfiguration机制也用到了外观模式。AutoConfiguration通过定义一组条件和默认配置，使得开发者无需过多关注底层的配置和实现细节，只需要关注核心功能的开发。
3. Spring Batch中的JobLauncher和JobRepository也是外观模式的典型应用。它们为批处理作业的启动和执行提供了一个统一的接口，隐藏了批处理作业的具体实现细节。
4. Spring Integration中的Channel接口和MessageHandler接口也是外观模式的例子。它们为消息传递提供了统一的接口，使得开发者无需关注消息传递的具体实现细节。

Spring框架中外观模式的应用非常广泛，主要用于简化客户端与子系统的交互、隐藏实现细节、提高可维护性和可扩展性等。

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设计模式-建造者模式

设计模式-工厂模式

设计模式-单例模式

设计模式-适配器模式

设计模式-装饰器模式

设计模式-代理模式