Java设计模式——外观模式【Facade Pattern】

一、引言

23种设计模式大概分为三大类：

5种（创建型模式）：工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、原型模式、建造者模式。

7种（结构型模式）：适配器模式、装饰器模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式、享元模式。

11种（行为型模式）：策略模式、模板方法模式、观察者模式、迭代器模式、责任链模式、命令模式、备忘录模式、状态模式、访问者模式、中介者模式、解释器模式。

行为型又可以通过类与类之间的关系进行划分 :

外观模式基本介绍：

• 外观模式（Facade Pattern），也叫“过程模式”，外观模式为子系统中的一组接口提供一个一致的界面，此模式定义了一个高层接口，这个接口使得这一子系统更加容易使用
• 外观模式通过定义一个一致的接口，用以屏蔽内部子系统的细节，使得调用端只需跟这个接口发生调用，而无需关心这个子系统的内部细节

二、外观模式 1.外观模式原理类图

外观模式的角色分析：

• 外观类(Facade)：为调用端提供统一的调用接口，外观类知道哪些子系统负责处理请求，从而将调用端的请求代理给适当子系统对象

• 调用者(Client)：外观接口的调用者

• 子系统的集合：指模块或者子系统，处理 Facade 对象指派的任务，它是功能的实际提供者

外观模式就是组合了所有的子系统，对外统一暴露这个外观类来操作各个子系统

三、具体需求 1.影院管理

组建一个家庭影院：DVD 播放器、投影仪、自动屏幕、环绕立体声、爆米花机，要求完成使用家庭影院的功能，其过程为：

• 直接用遥控器统筹各设备开关：
  • 开爆米花机 -放下屏幕 -开投影仪 -开音响 -开 DVD，选 dvd
  • 去拿爆米花 -调暗灯光 -播放 -观影结束后，关闭各种设备

2. 传统方案

思路分析 - 类图

传统方式分析

• 在 ClientTest 的 main 方法中，创建各个子系统的对象，并直接去调用子系统(对象)相关方法，会造成调用过程混乱，没有清晰的过程

• 不利于在 ClientTest 中去维护对子系统的操作

• 解决思路：定义一个高层接口，给子系统中的一组接口提供一个一致的界面(比如在高层接口提供四个方法：ready, play, pause, end，用来访问子系统中的一群接口)

• 也就是说：就是通过定义一个一致的接口(界面类)，用以屏蔽内部子系统的细节，使得调用端只需跟这个接口发生调用，而无需关心这个子系统的内部细节，即外观模式

3. 外观模式方案

思路分析 - 类图

具体实现

// DVDPlayer.java
public class DVDPlayer {
	//使用单例模式（饿汉式）
	private static DVDPlayer instance = new DVDPlayer();
	
	public static DVDPlayer getInstance() {
		return instance;
	}
	
	public void on() { System.out.println("DVD on"); }
	public void off() { System.out.println("DVD off"); }
	public void play() { System.out.println("DVD is playing"); }
	public void pause() { System.out.println("DVD pause"); }
}

// Popcorn.java	Screen.java TheaterLight.java Screen.java Projector.java 等类似
public class Popcorn {
	//使用单例模式（饿汉式）
	private static Popcorn instance = new Popcorn();
	
	public static Popcorn getInstance() {
		return instance;
	}
	
	public void on() { System.out.println("popcorn on"); }
	public void off() { System.out.println("popcorn off");}
	public void pop() { System.out.println("popcorn is poping ");}
}

// 外观类 HomeTheaterFacade.java
public class HomeTheaterFacade {
	//定义各个子系统的对象
	private TheaterLight theaterLight;
	private Popcorn popcorn;
	private Stereo stereo;
	private Projector projector;
	private Screen screen;
	private DVDPlayer dvdPlayer;
	
	//在构造器中初始化最合理（因为是单例模式-饿汉式，所以不需要用参数传递的方式）
	public HomeTheaterFacade() {
		super();
		this.theaterLight = TheaterLight.getInstance();
		this.popcorn = Popcorn.getInstance();
		this.stereo = Stereo.getInstance();
		this.projector = Projector.getInstance();
		this.screen = Screen.getInstance();
		this.dvdPlayer = DVDPlayer.getInstance();
	}
	
	//操作分成四步
	//1.准备工作
	public void ready() {
		popcorn.on();
		popcorn.pop();
		screen.down();
		projector.on();
		stereo.on();
		dvdPlayer.on();
		theaterLight.dim();
	}
	
	//2.播放
	public void play() {
		dvdPlayer.play();
	}
	
	//3.暂停
	public void pause() {
		dvdPlayer.pause();
	}
	
	//4.观影结束
	public void end() {
		popcorn.off();
		theaterLight.bright();
		screen.up();
		projector.off();
		stereo.off();
		dvdPlayer.off();
	}
}

// Client.java
public class Client {
	public static void main(String[] args) {
		//统一调用
		HomeTheaterFacade homeTheaterFacade = new HomeTheaterFacade();
		homeTheaterFacade.ready();
		homeTheaterFacade.play();
		homeTheaterFacade.pause();
		homeTheaterFacade.end();
	}
}

四、注意事项和细节

• 外观模式对外屏蔽了子系统的细节，因此外观模式降低了客户端对子系统使用的复杂性

• 当系统需要进行分层设计时，可以考虑使用 Facade 模式

• 在维护一个遗留的大型系统时，可能这个系统已经变得非常难以维护和扩展，此时可以考虑为新系统开发一个Facade 类，来提供遗留系统的比较清晰简单的接口，让新系统与 Facade 类交互，提高复用性

• 不能过多地或者不合理的使用外观模式，使用外观模式好，还是直接调用模块好，要以让系统有层次