Carson帶你學設計模式：外觀模式（Facade Pattern）

前言

今天Carson來全面總結最常用的設計模式 - 外觀模式。

其他設計模式介紹
這是一份全面 & 詳細的設計模式學習指南
Carson帶你學設計模式：單例模式（Singleton）
Carson帶你學設計模式：簡單工廠模式（SimpleFactoryPattern）
Carson帶你學設計模式：工廠方法模式（Factory Method）
Carson帶你學設計模式：抽象工廠模式（Abstract Factory）
Carson帶你學設計模式：策略模式（Strategy Pattern）
Carson帶你學設計模式：適配器模式（Adapter Pattern）
Carson帶你學設計模式：靜態代理模式（Proxy Pattern）
Carson帶你學設計模式：動態代理模式（Proxy Pattern）
Carson帶你學設計模式：模板方法模式（Template Method）
Carson帶你學設計模式：建造者模式（Builder Pattern）
Carson帶你學設計模式：外觀模式（Facade Pattern）
Carson帶你學設計模式：觀察者模式（Observer）

目錄

外觀模式.jpg

1. 介紹

1.1 定義

定義了一個高層、統一的接口，外部與通過這個統一的接口對子系統中的一群接口進行訪問。

通過創建一個統一的外觀類，用來包裝子系統中一個 / 多個復雜的類，客戶端可通過調用外觀類的方法來調用內部子系統中所有方法

如下圖：


原理圖

給個網站的導航例子你就懂了：以前我需要在搜索欄逐個搜索網站地址；有了網站導航（用了外觀模式）后，就方便很多了


例子

1.2 主要作用

  • 實現客戶類與子系統類的松耦合
  • 降低原有系統的復雜度
  • 提高了客戶端使用的便捷性，使得客戶端無須關心子系統的工作細節，通過外觀角色即可調用相關功能。
  1. 引入外觀角色之后，用戶只需要與外觀角色交互；
  2. 用戶與子系統之間的復雜邏輯關系由外觀角色來實現

1.3 解決的問題

  • 避免了系統與系統之間的高耦合度
  • 使得復雜的子系統用法變得簡單

2. 模式原理

2.1 UML類圖 & 組成

UML類圖

2.2 實例講解

接下來我用一個實例來對建造者模式進行更深一步的介紹。
a. 實例概況

  • 背景：小成的爺爺已經80歲了，一個人在家生活：每次都需要打開燈、打開電視、打開空調；睡覺時關閉燈、關閉電視、關閉空調；
  • 沖突：行動不方便，走過去關閉那么多電器很麻煩，代碼如下：

1.電器類：

//燈類
public class SubSystemA_Light {  
     public void on(){  
        System.out.println("打開了燈....");  
    }  
      
     public void off(){  
        System.out.println("關閉了燈....");  
    }  
}  

//電視類
public class SubSystemB_Television {  
     public void on(){  
        System.out.println("打開了電視....");  
    }  
      
     public void off(){  
        System.out.println("關閉了電視....");  
    }  
}  

//空調類
public class SubSystemC_Aircondition {  
     public void on(){  
        System.out.println("打開了電視....");  
    }  
      
     public void off(){  
        System.out.println("關閉了電視....");  
    }  
}
  1. 客戶端調用：小成爺爺使用電器情況

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();

            //起床后開電器
            System.out.prinln("起床了")；
            light.on()；
            television.on();
            aircondition.on()；
           System.out.prinln("可以看電視了")；

           //睡覺時關電器
           System.out.prinln("睡覺了")；
            light.off()；
            television.off();
            aircondition.off()；
             System.out.prinln("可以睡覺了")；
        }
    }

結果

起床了
打開了燈
打開了電視
打開了空調
可以看電視了

睡覺了
關閉了燈
關閉了電視
關閉了空調
可以睡覺了

從上面可以看出，在不使用外觀模式的情況下，小成爺爺需要對每個電器都進行操作，非常不方便

客戶端與三個子系統都發生了耦合，使得客戶端程序依賴與子系統

解決方案

小成買了一個智能家具控制器（外觀對象/統一接口）給他爺爺，他爺爺只需要一鍵就能打開/關閉 燈、電視機、空調

  1. 即用外觀模式來為所有子系統設計一個統一的接口
  2. 客戶端只需要調用外觀類中的方法就可以了，簡化了客戶端的操作

1.電器類同上

  1. 外觀類：智能遙控器
public class Facade{
      
      SubSystemA_Light light；
      SubSystemB_Television television ；
      SubSystemC_Aircondition aircondition；
    

      //傳參
    public Facade(SubSystemA_Light light,SubSystemB_Television television,SubSystemC_Aircondition aircondition){  
        this.light = light;  
        this.television  = television ;  
        this.aircondition =aircondition;  
    
    }  
      //起床后一鍵開電器
      public void on{
        System.out.prinln("起床了")； 
        light.on()； 
        television.on(); 
        aircondition.on()；
    
        }

          //睡覺時一鍵關電器
          System.out.prinln("睡覺了")； 
          light.off()； 
          television.off(); 
          aircondition.off()； 
}

        
      
      }
  1. 客戶端調用：爺爺使用智能遙控器的時候
public class Facade Pattern{ 
      public static void main(String[] args){
        {
            //實例化電器類
            SubSystemA_Light light = new SubSystemA_Light();
            SubSystemB_Television television = new SubSystemB_Television();
            SubSystemC_Aircondition aircondition = new SubSystemC_Aircondition();
            
            //傳參
            Facade facade = new Facade(light,television,aircondition);
            
            //客戶端直接與外觀對象進行交互
            facade.on;
            System.out.prinln("可以看電視了")； 
            facade.off;
            System.out.prinln("可以睡覺了")；

結果

起床了
打開了燈
打開了電視
打開了空調
可以看電視了

睡覺了
關閉了燈
關閉了電視
關閉了空調
可以睡覺了

通過上述這個常見的生活例子，我相信你已經完全明白了外觀模式的原理了！！

3. 優缺點

在全面解析完后，我來分析下其優缺點：

3.1 優點

  • 降低了客戶類與子系統類的耦合度，實現了子系統與客戶之間的松耦合關系
  1. 只是提供了一個訪問子系統的統一入口，并不影響用戶直接使用子系統類
  2. 減少了與子系統的關聯對象，實現了子系統與客戶之間
    的松耦合關系，松耦合使得子系統的組件變化不會影響到它的客戶。
  • 外觀模式對客戶屏蔽了子系統組件，從而簡化了接口，減少了客戶處理的對象數目并使子系統的使用更加簡單。
  1. 引入外觀角色之后，用戶只需要與外觀角色交互；
  2. 用戶與子系統之間的復雜邏輯關系由外觀角色來實現
  • 降低原有系統的復雜度和系統中的編譯依賴性，并簡化了系統在不同平臺之間的移植過程

因為編譯一個子系統一般不需要編譯所有其他的子系統。一個子系統的修改對其他子系統沒有任何影響，而且子系統內部變化也不會影響到外觀對象。

3.2 缺點

  • 在不引入抽象外觀類的情況下，增加新的子系統可能需要修改外觀類或客戶端的源代碼，違背了“開閉原則”
  • 不能很好地限制客戶使用子系統類，如果對客戶訪問子系統類做太多的限制則減少了可變性和靈活性。

4. 應用場景

  • 要為一個復雜的子系統對外提供一個簡單的接口
  • 提供子系統的獨立性
  • 客戶程序與多個子系統之間存在很大的依賴性

引入外觀類將子系統與客戶以及其他子系統解耦，可以提高子系統的獨立性和可移植性。

  • 在層次化結構中，可以使用外觀模式定義系統中每一層的入口

層與層之間不直接產生聯系，而通過外觀類建立聯系，降低層之間的耦合度。

5. 與適配器模式的區別

  • 外觀模式的實現核心主要是——由外觀類去保存各個子系統的引用，實現由一個統一的外觀類去包裝多個子系統類，然而客戶端只需要引用這個外觀類，然后由外觀類來調用各個子系統中的方法。
  • 這樣的實現方式非常類似適配器模式，然而外觀模式與適配器模式不同的是：適配器模式是將一個對象包裝起來以改變其接口，而外觀是將一群對象 ”包裝“起來以簡化其接口。它們的意圖是不一樣的，適配器是將接口轉換為不同接口，而外觀模式是提供一個統一的接口來簡化接口。

6. 總結

  • 本文主要對外觀模式進行了全面介紹
  • 接下來我會對每種設計模式進行詳細的分析，歡迎關注Carson_Ho的簡書，不定期分享關于安卓開發的干貨，追求短、平、快，但卻不缺深度。

請點贊！因為你的鼓勵是我寫作的最大動力！

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