Carson带你学设计模式：外观模式（Facade Pattern）

2022-03-25 09:15:06 浏览数 (2)

前言

今天Carson来全面总结最常用的设计模式 - 外观模式。

Carson带你学设计模式系列文章 Carson带你学设计模式：这是一份全面 & 详细的设计模式学习指南 Carson带你学设计模式：单例模式（Singleton） Carson带你学设计模式：简单工厂模式（SimpleFactoryPattern） Carson带你学设计模式：工厂方法模式（Factory Method） Carson带你学设计模式：抽象工厂模式（Abstract Factory） Carson带你学设计模式：建造者模式（Builder Pattern） Carson带你学设计模式：适配器模式（Adapter Pattern） Carson带你学设计模式：外观模式（Facade Pattern） Carson带你学设计模式：静态代理模式（Proxy Pattern） Carson带你学设计模式：动态代理模式（Proxy Pattern） Carson带你学设计模式：模板方法模式（Template Method） Carson带你学设计模式：策略模式（Strategy Pattern） Carson带你学设计模式：观察者模式（Observer）

目录

1. 介绍

1.1 定义

定义了一个高层、统一的接口，外部与通过这个统一的接口对子系统中的一群接口进行访问。

通过创建一个统一的类，用来包装子系统中一个或多个复杂的类，客户端可以通过调用外观类的方法来调用内部子系统中所有方法

如下图：

给个网站的导航例子你就懂了：以前我需要在搜索栏逐个搜索网站地址；有了网站导航（用了外观模式）后，就方便很多了

1.2 主要作用

  • 实现客户类与子系统类的松耦合
  • 降低原有系统的复杂度
  • 提高了客户端使用的便捷性，使得客户端无须关心子系统的工作细节，通过外观角色即可调用相关功能。
  • 引入外观角色之后，用户只需要与外观角色交互；
  • 用户与子系统之间的复杂逻辑关系由外观角色来实现

1.3 解决的问题

  • 避免了系统与系统之间的高耦合度
  • 使得复杂的子系统用法变得简单

2. 模式原理

2.1 UML类图 & 组成

2.2 实例讲解

接下来我用一个实例来对建造者模式进行更深一步的介绍。

a. 实例概况

  • 背景：小成的爷爷已经80岁了，一个人在家生活：每次都需要打开灯、打开电视、打开空调；睡觉时关闭灯、关闭电视、关闭空调；
  • 冲突：行动不方便，走过去关闭那么多电器很麻烦，代码如下：

1.电器类：

代码语言：javascript复制
//灯类
public class SubSystemA_Light {  
     public void on(){  
        System.out.println("打开了灯....");  
    }  
      
     public void off(){  
        System.out.println("关闭了灯....");  
    }  
}  

//电视类
public class SubSystemB_Television {  
     public void on(){  
        System.out.println("打开了电视....");  
    }  
      
     public void off(){  
        System.out.println("关闭了电视....");  
    }  
}  

//空调类
public class SubSystemC_Aircondition {  
     public void on(){  
        System.out.println("打开了电视....");  
    }  
      
     public void off(){  
        System.out.println("关闭了电视....");  
    }  
}

2.客户端调用：小成爷爷使用电器情况

代码语言：javascript复制
public class Facade Pattern{ 
      public static void main(String[] args){
        {
            SubSystemA_Light light = new SubSystemA_Light();
            SubSystemB_Television television = new SubSystemB_Television();
            SubSystemC_Aircondition aircondition = new SubSystemC_Aircondition();

            //起床后开电器
            System.out.prinln("起床了")；
            light.on()；
            television.on();
            aircondition.on()；
           System.out.prinln("可以看电视了")；

           //睡觉时关电器
           System.out.prinln("睡觉了")；
            light.off()；
            television.off();
            aircondition.off()；
             System.out.prinln("可以睡觉了")；
        }
    }

结果

代码语言：javascript复制
起床了
打开了灯
打开了电视
打开了空调
可以看电视了

睡觉了
关闭了灯
关闭了电视
关闭了空调
可以睡觉了

从上面可以看出，在不使用外观模式的情况下，小成爷爷需要对每个电器都进行操作，非常不方便

客户端与三个子系统都发送了耦合，使得客户端程序依赖与子系统

解决方案

小成买了一个智能家具控制器（外观对象/统一接口）给他爷爷，他爷爷只需要一键就能打开/关闭 灯、电视机、空调

  1. 即用外观模式来为所有子系统设计一个统一的接口
  2. 客户端只需要调用外观类中的方法就可以了，简化了客户端的操作

1.电器类同上

2.外观类：智能遥控器

代码语言：javascript复制
public class Facade{
      
      SubSystemA_Light light；
      SubSystemB_Television television ；
      SubSystemC_Aircondition aircondition；
    

      //传参
    public Facade(SubSystemA_Light light,SubSystemB_Television television,SubSystemC_Aircondition aircondition){  
        this.light = light;  
        this.television  = television ;  
        this.aircondition =aircondition;  
    
    }  
      //起床后一键开电器
      public void on{
        System.out.prinln("起床了")； 
        light.on()； 
        television.on(); 
        aircondition.on()；
    
        }

          //睡觉时一键关电器
          System.out.prinln("睡觉了")； 
          light.off()； 
          television.off(); 
          aircondition.off()； 
}

        
      
      }

3.客户端调用：爷爷使用智能遥控器的时候

代码语言：javascript复制
public class Facade Pattern{ 
      public static void main(String[] args){
        {
            //实例化电器类
            SubSystemA_Light light = new SubSystemA_Light();
            SubSystemB_Television television = new SubSystemB_Television();
            SubSystemC_Aircondition aircondition = new SubSystemC_Aircondition();
            
            //传参
            Facade facade = new Facade(light,television,aircondition);
            
            //客户端直接与外观对象进行交互
            facade.on;
            System.out.prinln("可以看电视了")； 
            facade.off;
            System.out.prinln("可以睡觉了")；

结果

代码语言：javascript复制
起床了
打开了灯
打开了电视
打开了空调
可以看电视了

睡觉了
关闭了灯
关闭了电视
关闭了空调
可以睡觉了

通过上述这个常见的生活例子，我相信你已经完全明白了外观模式的原理了！！

3. 优缺点

在全面解析完后，我来分析下其优缺点：

3.1 优点

  • 降低了客户类与子系统类的耦合度，实现了子系统与客户之间的松耦合关系
  • 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
  • 减少了与子系统的关联对象，实现了子系统与客户之间 的松耦合关系，松耦合使得子系统的组件变化不会影响到它的客户。
  • 外观模式对客户屏蔽了子系统组件，从而简化了接口，减少了客户处理的对象数目并使子系统的使用更加简单。
  • 引入外观角色之后，用户只需要与外观角色交互；
  • 用户与子系统之间的复杂逻辑关系由外观角色来实现
  • 降低原有系统的复杂度和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。

3.2 缺点

  • 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”
  • 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。

4. 应用场景

  • 要为一个复杂的子系统对外提供一个简单的接口
  • 提供子系统的独立性
  • 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。

  • 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。

5. 与适配器模式的区别

  • 外观模式的实现核心主要是——由外观类去保存各个子系统的引用，实现由一个统一的外观类去包装多个子系统类，然而客户端只需要引用这个外观类，然后由外观类来调用各个子系统中的方法。
  • 这样的实现方式非常类似适配器模式，然而外观模式与适配器模式不同的是：适配器模式是将一个对象包装起来以改变其接口，而外观是将一群对象 ”包装“起来以简化其接口。它们的意图是不一样的，适配器是将接口转换为不同接口，而外观模式是提供一个统一的接口来简化接口。

6. 总结

本文主要对外观模式进行了全面介绍

adapter builder factory proxy 设计模式

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