设计模式 -- 外观模式（Facade Pattern）

news2024/11/16 7:44:58

1 问题引出

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，播放影片，观影结束后，关闭各种设备。

2 传统方式解决

2.1 类图

2.2 说明

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 => 外观模式

3 基本介绍

外观模式（Facade），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。

4 原理结构

4.1 类图

4.2 说明

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，他是功能的实际提供者

5 应用实例

5.1 类图

5.2 代码实现

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        //  这里直接调用。。 很麻烦
        HomeTheaterFacade homeTheaterFacade = new HomeTheaterFacade();
        homeTheaterFacade.ready();
        homeTheaterFacade.play();

        homeTheaterFacade.end();

    }

}

public class DVDPlayer {

    //  使用单例模式, 使用饿汉式
    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 ..");
    }
}


public class HomeTheaterFacade {

    //  定义各个子系统对象
    private TheaterLight theaterLight;
    private Popcorn popcorn;
    private Stereo stereo;
    private Projector projector;
    private Screen screen;
    private DVDPlayer dVDPlayer;

    //  构造器
    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.getInstanc();
    }

    //  操作分成 4 步
    public void ready() {
        popcorn.on();
        popcorn.pop();
        screen.down();
        projector.on();
        stereo.on();
        dVDPlayer.on();
        theaterLight.dim();
    }

    public void play() {
        dVDPlayer.play();
    }

    public void pause() {
        dVDPlayer.pause();
    }

    public void end() {
        popcorn.off();

        theaterLight.bright();
        screen.up();
        projector.off();
        stereo.off();
        dVDPlayer.off();
    }

}

6 优缺点

6.1 优点

简化调用流程：外观模式通过提供一个高层级接口，显著简化了复杂系统的调用过程，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。
降低耦合度：通过一个外观类与多个子系统进行交互，减少了客户端与子系统之间的直接依赖，从而降低了系统间的耦合度。
提高灵活性：外观模式使得子系统内部的模块更容易扩展和维护，同时不影响客户端的调用方式。
符合迪米特法则：客户端不需要了解子系统内部的情况，只与外观类进行交互，符合最少知道原则，进一步降低了应用层与子系统之间的耦合度。

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。

6.2 缺点

不符合开闭原则：一旦需要新增或修改子系统的功能，可能需要修改外观类，这违反了开闭原则。
存在扩展风险：在系统内部扩展子系统时，可能会引入新的风险和复杂性。
不适应大规模系统：对于极其复杂的系统，外观模式可能导致外观类变得庞大而复杂，增加了维护难度。
影响接口变动：子系统的任何改动都可能直接影响外观接口的行为，增加了系统的整体复杂性。
性能问题：由于引入了额外的外观层，可能会增加系统的调用层次，从而影响性能。