模式動機

引入外觀角色之后，用戶只需要直接與外觀角色交互，用戶與子系統(tǒng)之間的復(fù)雜關(guān)系由外觀角色來實現(xiàn)，從而降低了系統(tǒng)的耦合度。

模式定義

外觀模式是一種使用頻率非常高的結(jié)構(gòu)型設(shè)計模式，它通過引入一個外觀角色來簡化客戶端與子系統(tǒng)之間的交互，為復(fù)雜的子系統(tǒng)調(diào)用提供一個統(tǒng)一的入口，降低子系統(tǒng)與客戶端的耦合度，且客戶端調(diào)用非常方便。

外觀模式又稱為門面模式，它是一種對象結(jié)構(gòu)型模式。外觀模式是迪米特法則的一種具體實現(xiàn)，通過引入一個新的外觀角色可以降低原有系統(tǒng)的復(fù)雜度，同時降低客戶類與子系統(tǒng)的耦合度。

模式結(jié)構(gòu)

角色

• Facade（外觀角色）：在客戶端可以調(diào)用它的方法，在外觀角色中可以知道相關(guān)的（一個或者多個）子系統(tǒng)的功能和責(zé)任；在正常情況下，它將所有從客戶端發(fā)來的請求委派到相應(yīng)的子系統(tǒng)去，傳遞給相應(yīng)的子系統(tǒng)對象處理。
• SubSystem（子系統(tǒng)角色）：在軟件系統(tǒng)中可以有一個或者多個子系統(tǒng)角色，每一個子系統(tǒng)可以不是一個單獨的類，而是一個類的集合，它實現(xiàn)子系統(tǒng)的功能；每一個子系統(tǒng)都可以被客戶端直接調(diào)用，或者被外觀角色調(diào)用，它處理由外觀類傳過來的請求；子系統(tǒng)并不知道外觀的存在，對于子系統(tǒng)而言，外觀角色僅僅是另外一個客戶端而已。

外觀模式的目的不是給予子系統(tǒng)添加新的功能接口，而是為了讓外部減少與子系統(tǒng)內(nèi)多個模塊的交互，松散耦合，從而讓外部能夠更簡單地使用子系統(tǒng)。

外觀模式的本質(zhì)是：封裝交互，簡化調(diào)用。

模式分析

根據(jù)“單一職責(zé)原則”，在軟件中將一個系統(tǒng)劃分為若干個子系統(tǒng)有利于降低整個系統(tǒng)的復(fù)雜性，一個常見的設(shè)計目標(biāo)是使子系統(tǒng)間的通信和相互依賴關(guān)系達到最小，而達到該目標(biāo)的途徑之一就是引入一個外觀對象，它為子系統(tǒng)的訪問提供了一個簡單而單一的入口。

外觀模式也是“迪米特法則”的體現(xiàn)，通過引入一個新的外觀類可以降低原有系統(tǒng)的復(fù)雜度，同時降低客戶類與子系統(tǒng)類的耦合度。

外觀模式要求一個子系統(tǒng)的外部與其內(nèi)部的通信通過一個統(tǒng)一的外觀對象進行，外觀類將客戶端與子系統(tǒng)的內(nèi)部復(fù)雜性分隔開，使得客戶端只需要與外觀對象打交道，而不需要與子系統(tǒng)內(nèi)部的很多對象打交道。

外觀模式的目的在于降低系統(tǒng)的復(fù)雜程度。

外觀模式從很大程度上提高了客戶端使用的便捷性，使得客戶端無須關(guān)心子系統(tǒng)的工作細節(jié)，通過外觀角色即可調(diào)用相關(guān)功能。

典型的外觀角色代碼

 public class Facade
  {
      private SubSystemA obj1 = new SubSystemA();
      private SubSystemB obj2 = new SubSystemB();
      private SubSystemC obj3 = new SubSystemC();
      public void method()
      {
          obj1.method();
          obj2.method();
         obj3.method();
     }
 } 

外觀模式實例與解析

實例一：電源總開關(guān)

現(xiàn)在考察一個電源總開關(guān)的例子，以便進一步說明外觀模式。為了使用方便，一個電源總開關(guān)可以控制四盞燈、一個風(fēng)扇、一臺空調(diào)和一臺電視機的啟動和關(guān)閉。通過該電源總開關(guān)可以同時控制上述所有電器設(shè)備，使用外觀模式設(shè)計該系統(tǒng)

//子系統(tǒng)角色
public class Fan 
{
    private Fan(){}
    private static  Fan instance;
    //靜態(tài)代碼塊中創(chuàng)建單例對象
    static {
        instance=new Fan();
    }
    public static  Fan getInstance()
    {
        return instance;
    }
    public void on()
    {
        System.out.println("風(fēng)扇開");
    }
    public  void off()
    {
        System.out.println("風(fēng)扇關(guān)");
    }
}
//子系統(tǒng)角色
public class Light
{
    //靜態(tài)常量
    private static  Light  instance=new Light();;
    //構(gòu)造器私有化
    private  Light(){};
  //共有靜態(tài)方法，返回一個實例對象
    public  static  Light getInstance()
    {
        return instance;
    }
    public  void on()
    {
        System.out.println("燈開");
    }
    public  void  off()
    {
        System.out.println("燈關(guān)");
    }
}

//外觀角色
public class GeneralSwitchFaced
{
    private Light light;
    private  Fan fan;
  public GeneralSwitchFaced()
    {
        light=Light.getInstance();
        fan=Fan.getInstance();
    }
    public void on()
    {
        light.on();
        fan.on();
    }
    public void off()
    {
        light.off();
        fan.off();
    }
}
//測試
public class Test
{
    @org.junit.Test
    public void test()
    {
        GeneralSwitchFaced faced=new GeneralSwitchFaced();
        faced.on();
        faced.off();
    }
}

實例二：文件加密

某系統(tǒng)需要提供一個文件加密模塊，加密流程包括三個操作，分別是讀取源文件、加密、保存加密之后的文件。讀取文件和保存文件使用流來實現(xiàn)，這三個操作相對獨立，其業(yè)務(wù)代碼封裝在三個不同的類中。現(xiàn)在需要提供一個統(tǒng)一的加密外觀類，用戶可以直接使用該加密外觀類完成文件的讀取、加密和保存三個操作，而不需要與每一個類進行交互，使用外觀模式設(shè)計該加密模塊。

通過外觀角色的一個方法，封裝了三個獨立的操作過程，即將文件的加密過程封裝在了外觀角色的文件加密方法中，客戶通過調(diào)用該方法即可完成對文件的加密，無需挨個調(diào)用三個獨立的操作

模式優(yōu)缺點

優(yōu)點

• 對客戶屏蔽子系統(tǒng)組件，減少了客戶處理的對象數(shù)目并使得子系統(tǒng)使用起來更加容易。通過引入外觀模式，客戶代碼將變得很簡單，與之關(guān)聯(lián)的對象也很少。
• 實現(xiàn)了子系統(tǒng)與客戶之間的松耦合關(guān)系，這使得子系統(tǒng)的組件變化不會影響到調(diào)用它的客戶類，只需要調(diào)整外觀類即可。
• 降低了大型軟件系統(tǒng)中的編譯依賴性，并簡化了系統(tǒng)在不同平臺之間的移植過程，因為編譯一個子系統(tǒng)一般不需要編譯所有其他的子系統(tǒng)。一個子系統(tǒng)的修改對其他子系統(tǒng)沒有任何影響，而且子系統(tǒng)內(nèi)部變化也不會影響到外觀對象
• 只是提供了一個訪問子系統(tǒng)的統(tǒng)一入口，并不影響用戶直接使用子系統(tǒng)類。

缺點

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

模式適用環(huán)境

• 當(dāng)要為一個復(fù)雜子系統(tǒng)提供一個簡單接口時可以使用外觀模式。該接口可以滿足大多數(shù)用戶的需求，而且用戶也可以越過外觀類直接訪問子系統(tǒng)。
• 客戶程序與多個子系統(tǒng)之間存在很大的依賴性。引入外觀類將子系統(tǒng)與客戶以及其他子系統(tǒng)解耦，可以提高子系統(tǒng)的獨立性和可移植性。
• 在層次化結(jié)構(gòu)中，可以使用外觀模式定義系統(tǒng)中每一層的入口，層與層之間不直接產(chǎn)生聯(lián)系，而通過外觀類建立聯(lián)系，降低層之間的耦合度。

源碼分析外觀模式的典型應(yīng)用

(1) 外觀模式應(yīng)用于JDBC數(shù)據(jù)庫操作

 public class JDBCFacade {
     private Connection conn=null;
     private Statement statement=null;
     public void open(String driver,String jdbcUrl,String userName,String userPwd) {
         ......
      }
      public int executeUpdate(String sql) {
         ......
      }
     public ResultSet executeQuery(String sql) {
         ......
     }
     public void close() {
         ......
     }
 }

(2) Session外觀模式是外觀模式在Java EE框架中的應(yīng)用

模式擴展

一個系統(tǒng)有多個外觀類

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例，換言之它是一個單例類。在很多情況下為了節(jié)約系統(tǒng)資源，一般將外觀類設(shè)計為單例類。當(dāng)然這并不意味著在整個系統(tǒng)里只能有一個外觀類，在一個系統(tǒng)中可以設(shè)計多個外觀類，每個外觀類都負責(zé)和一些特定的子系統(tǒng)交互，向用戶提供相應(yīng)的業(yè)務(wù)功能。

不要試圖通過外觀類為子系統(tǒng)增加新行為

不要通過繼承一個外觀類在子系統(tǒng)中加入新的行為，這種做法是錯誤的。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渠道，而不是向子系統(tǒng)加入新的行為，新的行為的增加應(yīng)該通過修改原有子系統(tǒng)類或增加新的子系統(tǒng)類來實現(xiàn)，不能通過外觀類來實現(xiàn)。

外觀模式與迪米特法則

外觀模式創(chuàng)造出一個外觀對象，將客戶端所涉及的屬于一個子系統(tǒng)的協(xié)作伙伴的數(shù)量減到最少，使得客戶端與子系統(tǒng)內(nèi)部的對象的相互作用被外觀對象所取代。外觀類充當(dāng)了客戶類與子系統(tǒng)類之間的“第三者”，降低了客戶類與子系統(tǒng)類之間的耦合度，外觀模式就是實現(xiàn)代碼重構(gòu)以便達到“迪米特法則”要求的一個強有力的武器。

抽象外觀類的引入

外觀模式最大的缺點在于違背了“開閉原則”，當(dāng)增加新的子系統(tǒng)或者移除子系統(tǒng)時需要修改外觀類，可以通過引入抽象外觀類在一定程度上解決該問題，客戶端針對抽象外觀類進行編程。對于新的業(yè)務(wù)需求，不修改原有外觀類，而對應(yīng)增加一個新的具體外觀類，由新的具體外觀類來關(guān)聯(lián)新的子系統(tǒng)對象，同時通過修改配置文件來達到不修改源代碼并更換外觀類的目的。

總結(jié)

參考文章

外觀模式

java設(shè)計模式之外觀模式(Facade)

總結(jié)

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