本篇文章介紹一種設(shè)計模式——外觀模式。本篇文章內(nèi)容參考《JAVA與模式》之門面模式，外觀模式，深入淺出外觀模式（二）。

一、外觀模式概述

1.定義

外觀模式(Facade Pattern)：外部與一個子系統(tǒng)的通信必須通過一個統(tǒng)一的外觀對象進(jìn)行，為子系統(tǒng)中的一組接口提供一個一致的界面，外觀模式定義了一個高層接口，這個接口使得這一子系統(tǒng)更加容易使用。外觀模式又稱為門面模式，它是一種對象結(jié)構(gòu)型模式。

2.定義闡述

醫(yī)院的例子

現(xiàn)代的軟件系統(tǒng)都是比較復(fù)雜的，設(shè)計師處理復(fù)雜系統(tǒng)的一個常見方法便是將其“分而治之”，把一個系統(tǒng)劃分為幾個較小的子系統(tǒng)。如果把醫(yī)院作為一個子系統(tǒng)，按照部門職能，這個系統(tǒng)可以劃分為掛號、門診、劃價、化驗、收費(fèi)、取藥等。看病的病人要與這些部門打交道，就如同一個子系統(tǒng)的客戶端與一個子系統(tǒng)的各個類打交道一樣，不是一件容易的事情。

首先病人必須先掛號，然后門診。如果醫(yī)生要求化驗，病人必須首先劃價，然后繳費(fèi)，才可以到化驗部門做化驗。化驗后再回到門診室。

上圖描述的是病人在醫(yī)院里的體驗，圖中的方框代表醫(yī)院。

解決這種不便的方法便是引進(jìn)外觀模式，醫(yī)院可以設(shè)置一個接待員的位置，由接待員負(fù)責(zé)代為掛號、劃價、繳費(fèi)、取藥等。這個接待員就是外觀模式的體現(xiàn)，病人只接觸接待員，由接待員與各個部門打交道。

二、外觀模式結(jié)構(gòu)

外觀模式?jīng)]有一個一般化的類圖描述，最好的描述方法實(shí)際上就是以一個例子說明。

●　　子系統(tǒng)(SubSystem)角色 ：可以同時有一個或者多個子系統(tǒng)。每個子系統(tǒng)都不是一個單獨(dú)的類，而是一個類的集合（如上面的子系統(tǒng)就是由ModuleA、ModuleB、ModuleC三個類組合而成）。每個子系統(tǒng)都可以被客戶端直接調(diào)用，或者被門面角色調(diào)用。子系統(tǒng)并不知道門面的存在，對于子系統(tǒng)而言，門面僅僅是另外一個客戶端而已。

時序圖

public class ModuleA {
    //示意方法
    public void testA(){
        System.out.println("調(diào)用ModuleA中的testA方法");
    }
}

public class ModuleB {
    //示意方法
    public void testB(){
        System.out.println("調(diào)用ModuleB中的testB方法");
    }
}

public class ModuleC {
    //示意方法
    public void testC(){
        System.out.println("調(diào)用ModuleC中的testC方法");
    }
}

外觀角色類:

public class Facade {
    //示意方法，滿足客戶端需要的功能
    public void test(){
        ModuleA a = new ModuleA();
        a.testA();
        ModuleB b = new ModuleB();
        b.testB();
        ModuleC c = new ModuleC();
        c.testC();
    }
}

客戶端角色類：

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        
        Facade facade = new Facade();
        facade.test();
    }

}

Facade類其實(shí)相當(dāng)于A、B、C模塊的外觀界面，有了這個Facade類，那么客戶端就不需要親自調(diào)用子系統(tǒng)中的A、B、C模塊了，也不需要知道系統(tǒng)內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，甚至都不需要知道A、B、C模塊的存在，客戶端只需要跟Facade類交互就好了，從而更好地實(shí)現(xiàn)了客戶端和子系統(tǒng)中A、B、C模塊的解耦，讓客戶端更容易地使用系統(tǒng)。

三、外觀模式的擴(kuò)展

使用外觀模式還有一個附帶的好處，就是能夠有選擇性地暴露方法。一個模塊中定義的方法可以分成兩部分，一部分是給子系統(tǒng)外部使用的，一部分是子系統(tǒng)內(nèi)部模塊之間相互調(diào)用時使用的。有了Facade類，那么用于子系統(tǒng)內(nèi)部模塊之間相互調(diào)用的方法就不用暴露給子系統(tǒng)外部了。

比如，定義如下A、B、C模塊。

public class Module {
    /**
     * 提供給子系統(tǒng)外部使用的方法
     */
    public void a1(){};
    
    /**
     * 子系統(tǒng)內(nèi)部模塊之間相互調(diào)用時使用的方法
     */
    public void a2(){};
    public void a3(){};
}

public class ModuleB {
    /**
     * 提供給子系統(tǒng)外部使用的方法
     */
    public void b1(){};
    
    /**
     * 子系統(tǒng)內(nèi)部模塊之間相互調(diào)用時使用的方法
     */
    public void b2(){};
    public void b3(){};
}

public class ModuleC {
    /**
     * 提供給子系統(tǒng)外部使用的方法
     */
    public void c1(){};
    
    /**
     * 子系統(tǒng)內(nèi)部模塊之間相互調(diào)用時使用的方法
     */
    public void c2(){};
    public void c3(){};
}

public class ModuleFacade {
    
    ModuleA a = new ModuleA();
    ModuleB b = new ModuleB();
    ModuleC c = new ModuleC();
    /**
     * 下面這些是A、B、C模塊對子系統(tǒng)外部提供的方法
     */
    public void a1(){
        a.a1();
    }
    public void b1(){
        b.b1();
    }
    public void c1(){
        c.c1();
    }
}

這樣定義一個ModuleFacade類可以有效地屏蔽內(nèi)部的細(xì)節(jié)，免得客戶端去調(diào)用Module類時，發(fā)現(xiàn)一些不需要它知道的方法。比如a2()和a3()方法就不需要讓客戶端知道，否則既暴露了內(nèi)部的細(xì)節(jié)，又讓客戶端迷惑。

一個系統(tǒng)可以有幾個外觀類

在外觀模式中，通常只需要一個外觀類，并且此外觀類只有一個實(shí)例，換言之它是一個單例類。當(dāng)然這并不意味著在整個系統(tǒng)里只有一個外觀類，而僅僅是說對每一個子系統(tǒng)只有一個外觀類。或者說，如果一個系統(tǒng)有好幾個子系統(tǒng)的話，每一個子系統(tǒng)都有一個外觀類，整個系統(tǒng)可以有數(shù)個外觀類。

為子系統(tǒng)增加新行為

初學(xué)者往往以為通過繼承一個外觀類便可在子系統(tǒng)中加入新的行為，這是錯誤的。外觀模式的用意是為子系統(tǒng)提供一個集中化和簡化的溝通管道，而不能向子系統(tǒng)加入新的行為。比如醫(yī)院中的接待員并不是醫(yī)護(hù)人員，接待員并不能為病人提供醫(yī)療服務(wù)。

四、外觀模式的實(shí)例

1.實(shí)例說明

某軟件公司欲開發(fā)一個可應(yīng)用于多個軟件的文件加密模塊，該模塊可以對文件中的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密并將加密之后的數(shù)據(jù)存儲在一個新文件中，具體的流程包括三個部分，分別是讀取源文件、加密、保存加密之后的文件，其中，讀取文件和保存文件使用流來實(shí)現(xiàn)，加密操作通過求模運(yùn)算實(shí)現(xiàn)。這三個操作相對獨(dú)立，為了實(shí)現(xiàn)代碼的獨(dú)立重用，讓設(shè)計更符合單一職責(zé)原則，這三個操作的業(yè)務(wù)代碼封裝在三個不同的類中。

2.實(shí)例類圖

EncryptFacade充當(dāng)外觀類，F(xiàn)ileReader、CipherMachine和FileWriter充當(dāng)子系統(tǒng)類。

3.實(shí)例代碼

FileReader：文件讀取類，充當(dāng)子系統(tǒng)類。

class FileReader  
    {  
        public string Read(string fileNameSrc)   
        {  
       Console.Write("讀取文件，獲取明文：");  
            FileStream fs = null;  
            StringBuilder sb = new StringBuilder();  
       try  
            {  
                fs = new FileStream(fileNameSrc, FileMode.Open);  
                int data;  
               while((data = fs.ReadByte())!= -1)   
                {  
            sb = sb.Append((char)data);  
               }  
               fs.Close();  
               Console.WriteLine(sb.ToString());  
       }  
       catch(FileNotFoundException e)   
            {  
           Console.WriteLine("文件不存在！");  
       }  
       catch(IOException e)   
            {  
           Console.WriteLine("文件操作錯誤！");  
       }  
       return sb.ToString();  
        }  
    }  

** CipherMachine：數(shù)據(jù)加密類，充當(dāng)子系統(tǒng)類。**

class CipherMachine  
    {  
       public string Encrypt(string plainText)   
       {  
       Console.Write("數(shù)據(jù)加密，將明文轉(zhuǎn)換為密文：");  
       string es = "";  
            char[] chars = plainText.ToCharArray();  
       foreach(char ch in chars)   
            {  
                string c = (ch % 7).ToString();  
           es += c;  
       }  
            Console.WriteLine(es);  
       return es;  
    }  
    }  

FileWriter：文件保存類，充當(dāng)子系統(tǒng)類。

class FileWriter  
    {  
        public void Write(string encryptStr,string fileNameDes)   
        {  
       Console.WriteLine("保存密文，寫入文件。");  
            FileStream fs = null;  
       try  
            {  
               fs = new FileStream(fileNameDes, FileMode.Create);  
                byte[] str = Encoding.Default.GetBytes(encryptStr);  
                fs.Write(str,0,str.Length);  
                fs.Flush();  
               fs.Close();  
       }      
       catch(FileNotFoundException e)   
            {  
        Console.WriteLine("文件不存在！");  
       }  
       catch(IOException e)   
            {  
                Console.WriteLine(e.Message);  
           Console.WriteLine("文件操作錯誤！");  
       }          
        }  
    }  

EncryptFacade：加密外觀類，充當(dāng)外觀類。

class EncryptFacade  
    {  
        //維持對其他對象的引用  
         private FileReader reader;  
        private CipherMachine cipher;  
        private FileWriter writer;  

        public EncryptFacade()  
        {  
            reader = new FileReader();  
            cipher = new CipherMachine();  
            writer = new FileWriter();  
        }  

        //調(diào)用其他對象的業(yè)務(wù)方法  
         public void FileEncrypt(string fileNameSrc, string fileNameDes)  
        {  
            string plainStr = reader.Read(fileNameSrc);  
            string encryptStr = cipher.Encrypt(plainStr);  
            writer.Write(encryptStr, fileNameDes);  
        }  
    }  

** Program：客戶端測試類**

class Program  
    {  
        static void Main(string[] args)  
        {  
            EncryptFacade ef = new EncryptFacade();  
            ef.FileEncrypt("src.txt", "des.txt");  
            Console.Read();  
        }  
    }  

五、外觀模式的優(yōu)點(diǎn)

●　　松散耦合

外觀模式松散了客戶端與子系統(tǒng)的耦合關(guān)系，讓子系統(tǒng)內(nèi)部的模塊能更容易擴(kuò)展和維護(hù)。

●　　簡單易用

外觀模式讓子系統(tǒng)更加易用，客戶端不再需要了解子系統(tǒng)內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)，也不需要跟眾多子系統(tǒng)內(nèi)部的模塊進(jìn)行交互，只需要跟外觀類交互就可以了。

●　　更好的劃分訪問層次

通過合理使用Facade，可以幫助我們更好地劃分訪問的層次。有些方法是對系統(tǒng)外的，有些方法是系統(tǒng)內(nèi)部使用的。把需要暴露給外部的功能集中到外觀中，這樣既方便客戶端使用，也很好地隱藏了內(nèi)部的細(xì)節(jié)。