设计模式（结构型模式）外观模式

一、简介

  外观模式（Facade Pattern）是一种结构型设计模式，提供了一个统一的接口，用于访问子系统中的一组接口。这个模式隐藏了子系统的复杂性，并为客户端提供了一个更简单的接口，使得客户端与子系统之间的通信更加简单和直接。

  外观模式的主要目的是降低系统的复杂性，为客户端提供一个更加简化的接口，使得客户端不需要了解系统的内部结构和实现细节，只需通过外观类进行操作即可。在外观模式中，通常有以下几个角色：

• Facade（外观）： 外观类是客户端访问子系统的入口。它将客户端的请求委派给子系统中的相应对象，协调子系统对象完成任务。

• Subsystem（子系统）： 子系统是具体的功能模块或者类群。它们实现了系统的各种功能，但是对于客户端来说，这些功能的实现细节是透明的。

  外观模式可以帮助解耦客户端和子系统之间的依赖关系，降低了客户端与子系统之间的耦合性，同时也提高了系统的可维护性和灵活性。通过提供一个简化的接口，外观模式使得系统更易于使用和理解。

二、外观模式

2.1、子系统

  当设计一个家庭影院系统时，可以使用外观模式来简化各个子系统（如投影仪、音响、灯光等）的操作

// 子系统：投影仪
public class Projector {

    public void on() {
        System.out.println("打开投影仪");
    }

    public void off() {
        System.out.println("关闭投影仪");
    }

    public void setInput(String input) {
        System.out.println("投影仪准备播放：" + input);
    }
}

// 子系统：音响
class SoundSystem {
    public void on() {
        System.out.println("打开声音");
    }

    public void off() {
        System.out.println("关闭声音");
    }

    public void setVolume(int volume) {
        System.out.println("音量设置为: " + volume);
    }
}

// 子系统：灯光
public class Lights {

    public void dim() {
        System.out.println("关闭灯光");
    }

    public void brighten() {
        System.out.println("打开灯光");
    }

}

2.2、外观类

// 外观类：家庭影院外观
public class HomeTheaterFacade {
    private Projector projector;
    private SoundSystem soundSystem;
    private Lights lights;

    public HomeTheaterFacade(Projector projector, SoundSystem soundSystem, Lights lights) {
        this.projector = projector;
        this.soundSystem = soundSystem;
        this.lights = lights;
    }

    public void watchMovie(String movie) {
        System.out.println("准备看家庭影院...");
        lights.dim();
        projector.on();
        projector.setInput(movie);
        soundSystem.on();
        soundSystem.setVolume(16);
    }

    public void endMovie() {
        System.out.println("关闭家庭影院...");
        soundSystem.off();
        projector.off();
        lights.brighten();
    }
}

2.3、使用

// 测试类
public class FacadeHomeTheaterExample {
    public static void main(String[] args) {
        Projector projector = new Projector();
        SoundSystem soundSystem = new SoundSystem();
        Lights lights = new Lights();

        HomeTheaterFacade homeTheater = new HomeTheaterFacade(projector, soundSystem, lights);

        // 看电影
        homeTheater.watchMovie("战狼");

        // 结束电影
        homeTheater.endMovie();
    }
}

运行结果：

准备看家庭影院...
关闭灯光
打开投影仪
投影仪准备播放：战狼
打开声音
音量设置为: 16
关闭家庭影院...
关闭声音
关闭投影仪
打开灯光

  在这个示例中，Projector、SoundSystem、Lights 分别表示家庭影院的投影仪、音响和灯光，HomeTheaterFacade 是外观类。客户端通过调用外观类的方法来实现整个家庭影院系统的控制，而不需要直接与各个子系统进行交互。外观模式将各个子系统的操作封装起来，使得客户端更加简单地控制家庭影院。

三、优点与缺点

  外观模式是一种有用的设计模式，它有一些优点和缺点。

优点：

• 简化接口： 外观模式为复杂系统提供了一个简单的接口，隐藏了系统的复杂性，使得客户端更容易使用系统。
• 降低耦合性： 外观模式可以降低客户端与子系统之间的耦合度，因为客户端只需与外观类进行交互，而不需要直接与多个子系统交互。
• 更好的封装性： 外观模式能够将系统的内部细节封装起来，避免暴露给客户端，提高了系统的安全性和可靠性。
• 易于使用： 对于客户端来说，使用外观模式更加直观和易于理解，不需要了解系统的内部结构和实现细节。

缺点：

• 不符合开闭原则： 在需要新增或修改子系统的功能时，可能需要修改外观类，这可能违反了开闭原则，导致外观类的修改。
• 可能引入单点故障： 如果外观类出现问题，可能影响整个系统，因为外观类控制了整个子系统的访问。
• 可能增加系统复杂性： 如果外观类设计不当，可能会导致外观类本身也变得复杂，难以维护和理解。

  总的来说，外观模式适合在需要简化客户端与复杂系统之间交互的场景下使用，但需要注意合理设计外观类，避免引入过度复杂性和耦合度。