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23种设计模式之外观模式

article 2024/11/29 5:27:51

1. 简介

外观模式是一种结构型设计模式。它为子系统中的一组接口提供了一个统一的高层接口，这个高层接口使得子系统更容易使用。就好像给一个复杂的机器（子系统）安装了一个简单的控制面板（外观类），用户通过操作这个控制面板就能轻松地使用机器的各种功能，而不需要了解机器内部复杂的结构和各个部件（子系统中的接口）是如何协同工作的。

例如，考虑一个计算机系统，它包含了 CPU、硬盘、内存等多个组件，每个组件都有自己复杂的操作接口。通过外观模式，可以创建一个 “计算机启动” 外观类，它内部封装了 CPU 初始化、硬盘加载系统文件、内存自检等操作。用户只需要调用 “计算机启动” 这个简单的操作，而不用去分别调用每个组件的复杂操作。

外观模式的结构组成

外观类（Facade Class）
这是外观模式的核心。外观类知道哪些子系统类负责处理请求，并将客户的请求代理给适当的子系统对象。它简化了与子系统的交互方式，对外提供了一个更加简单、统一的接口。例如，在上述计算机启动的例子中，“计算机启动” 类就是外观类。
子系统类（Sub - system Classes）
这些是实现具体功能的类，它们各自负责一个特定的、复杂的功能部分。在计算机系统中，CPU 类、硬盘类、内存类等都是子系统类。它们本身的操作可能很复杂，但外观类会对它们进行整合，使得用户不需要直接接触这些复杂的操作。

2. 代码

这里用点餐系统举例子。

2.1 SelectFoodService (选择食品)

public class SelectFoodService {
    public void select(String foodName){
        System.out.println("正在选择" + foodName + "。。。");
    }
}

2.2 PayService (支付服务)

public class PayService {
    public void pay(){
        System.out.println("正在支付。。。");
    }

    public boolean checkBanlance(){
        System.out.println("正在检查用户余额。。。");
        return true;
    }
}

2.3 TakeService (制作服务)

public class TakeService {
    public void taking(){
        System.out.println("正在制作外卖。。。");
    }
}

2.4 OrderService (下单服务)

public class OrderService {
    public void makeOrder(){
        System.out.println("正在下单。。。");
    }
}

2.5 Food (食品)

public class Food {
    private String name;

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

2.6 TackingSystem （外观类）

public class TackingSystem {
    private SelectFoodService selectFoodService;

    private PayService payService;

    private OrderService orderService;

    private TakeService takeService;

    public TackingSystem(){
        selectFoodService = new SelectFoodService();
        payService = new PayService();
        orderService = new OrderService();
        takeService = new TakeService();
    }
    public void orderTacking(Food food){
        // 点餐
        selectFoodService.select(food.getName());
        // 校验余额
        boolean isPay = payService.checkBanlance();
        // 支付
        if(isPay){
            payService.pay();
            takeService.taking();
            orderService.makeOrder();
        }
    }
}

2.7 Test （测试类）

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Food food = new Food();
        food.setName("西红柿鸡蛋面");
        TackingSystem tackingSystem = new TackingSystem();
        tackingSystem.orderTacking(food);
    }
}

输出结果：

正在选择西红柿鸡蛋面。。。
正在检查用户余额。。。
正在支付。。。
正在制作外卖。。。
正在下单。。。

3. 优缺点

外观模式的优点

简化接口
为复杂的子系统提供了一个简单的、统一的接口，降低了客户端与子系统之间的耦合度。客户端只需要和外观类交互，不需要了解子系统内部的复杂细节，就像在家庭影院系统中，用户只需要通过外观类的 “watchMovie” 和 “endMovie” 方法就能轻松控制整个系统，而不用分别去操作每个设备。
提高可维护性和可扩展性
当子系统内部的结构和功能发生变化时，只要外观类的接口保持不变，客户端代码就不需要修改。例如，如果要升级 DVD 播放器的内部软件，只要它的 “turnOn” 和 “turnOff” 接口不变，外观类和客户端代码都不需要调整。同时，新的子系统可以很容易地添加到外观类中，方便系统的扩展。
实现了层次隔离
外观模式可以将系统的高层逻辑和底层实现分离开来。高层逻辑通过外观类来体现，底层的子系统则负责具体的功能实现。这种层次隔离使得代码的结构更加清晰，便于不同层次的开发人员分别进行开发和维护。

外观模式的缺点

不符合开闭原则的潜在风险
如果外观类的接口需要修改，可能会影响到所有使用该外观类的客户端。因为外观类是客户端和子系统之间的桥梁，一旦这个桥梁的接口发生变化，就可能需要修改客户端代码。例如，如果要在家庭影院系统的外观类中添加一个新的功能，如 “暂停电影”，那么所有使用这个外观类的客户端代码可能都需要相应地修改，这在一定程度上不符合开闭原则（对扩展开放，对修改关闭）。
外观类可能会变得过于复杂
如果子系统本身非常庞大和复杂，外观类需要整合大量的子系统接口，那么外观类可能会变得臃肿和复杂。这可能会导致外观类的维护成本增加，而且可能会降低代码的可读性。例如，一个大型企业级软件系统的外观类，如果要整合众多的子系统，如数据库管理系统、消息队列系统、文件存储系统等，外观类的代码可能会变得非常复杂。