[Java知识库]设计模式之外观模式

前言介绍

接下里介绍的是Java 的设计模式之一：外观模式

我们还是以一个问题进行展开，引入外观模式

编写程序组建一个家庭影院

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

一、传统方式解决问题

将各个设备相关对象，调用创建并各个对象的一系列方法

每个设备都有自己的方法，开、关、以及一些系列的方法

传统方式解决影院管理问题分析

1. 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。
2. 不利于在 ClientTest 中，去维护对子系统的操作。
3. 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。
4. 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。

二、什么是外观模式

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

外观模式的原理类图

• 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

三、使用外观模式解决问题

1. 外观模式可以理解为转换一群接口，客户只要调用一个接口，而不用调用多个接口才能达到目的。
2. 比如：在 pc上安装软件的时候经常有一键安装选项（省去选择安装目录、安装的组件等等）。还有就是手机的重启功能（把关机和启动合为一个操作）。
3. 外观模式就是解决多个复杂接口带来的使用困难，起到简化用户操作的作用。

应用示例图

我们根据需求创建不同的类，比如说DVD、爆米花、投影仪等

class DVDPlayer {

    //使用单例模式, 使用饿汉式
    private static DVDPlayer instance = new DVDPlayer();
    
    private DVDPlayer(){}
    
    public static DVDPlayer getInstanc() {
        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 ");
    }
}

class Popcorn {

    private static Popcorn instance = new Popcorn();
   
    private Popcorn(){}

    public static Popcorn getInstance() {
        return instance;
    }
    public void on() {
        System.out.println(" popcorn on ");
    }

    public void off() {
        System.out.println(" popcorn ff ");
    }
    public void pop() {
        System.out.println(" popcorn is poping    ");
    }
}

class Projector {

    private static Projector instance = new Projector();

    private Projector(){}
    
    public static Projector getInstance() {
        return instance;
    }

    public void on() {
        System.out.println(" Projector on ");
    }

    public void off() {
        System.out.println(" Projector ff ");
    }

    public void focus() {
        System.out.println(" Projector is Projector    ");
    }
}

class Screen {

    private static Screen instance = new Screen();
    
    private Screen(){}
    
    public static Screen getInstance() {
        return instance;
    }
    public void up() {
        System.out.println(" Screen up ");
    }
    public void down() {
        System.out.println(" Screen down ");
    }
}

传统模式下的调用很麻烦，需要创建不同的对象，并且调用顺序

其实客户并不关心这些细节，我们只要通过一个外观类包装起来即可

class HomeTheaterFacade {

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

    //构造器
    public HomeTheaterFacade() {
        super();
        this.popcorn = Popcorn.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();
        dVDPlayer.on();
    }

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

    public void end() {
        popcorn.off();
        screen.up();
        projector.off();
        dVDPlayer.off();
    }
}

接下来我们使用demo 看看客户是怎么调用呢？

public static void main(String[] args) {
    //定义各个子系统对象
    HomeTheaterFacade homeTheaterFacade = new HomeTheaterFacade();
    homeTheaterFacade.ready();
    homeTheaterFacade.play();
    homeTheaterFacade.end();
}
运行结果如下：
popcorn on 
popcorn is poping    
Screen down 
Projector on 
dvd on 
dvd is playing 
popcorn ff 
Screen up 
Projector ff 
dvd off 

四 、外观模式的注意事项和细节

1. 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。
2. 外观模式对客户端与子系统的耦合关系 - 解耦，让子系统内部的模块更易维护和扩展。
3. 通过合理的使用外观模式，可以帮我们更好的划分访问的层次。
4. 当系统需要进行分层设计时，可以考虑使用 Facade 模式。
5. 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。
6. 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。
7. 不能过多的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，利于维护为目的。