拾荒的小海螺

1、简述

外观模式（Facade Pattern）是一种结构型设计模式，通过为多个复杂子系统提供一个一致的接口，使得子系统之间的交互更加简单，降低了客户端和子系统之间的耦合。

设计模式样例：https://gitee.com/lhdxhl/design-pattern-example.git

2、什么是外观模式

外观模式的核心是提供一个高级接口，使得子系统的使用变得简单。通过引入外观类，客户端可以不直接与子系统交互，从而屏蔽了子系统的复杂性。

外观模式的优点：

🔹 降低复杂性：通过引入一个外观类，客户端可以更轻松地与子系统交互。
🔹 松散耦合：客户端和子系统之间的耦合被外观类隔离，方便系统的扩展和维护。
🔹 更好的分层设计：外观类可以作为系统的入口点，帮助我们更清晰地划分层次。

3、实际案例

假设我们有一个家庭影院系统，包括电视、音响和 DVD 播放器。为了看电影，用户需要分别打开这些设备，并设置好输入输出，非常麻烦。我们可以通过外观模式封装这些复杂操作。

// 子系统 1：电视
public class TV {
    public void turnOn() {
        System.out.println("TV is turned on.");
    }

    public void turnOff() {
        System.out.println("TV is turned off.");
    }
}

// 子系统 2：音响
public class SoundSystem {
    public void turnOn() {
        System.out.println("Sound system is turned on.");
    }

    public void setVolume(int level) {
        System.out.println("Sound system volume set to " + level);
    }

    public void turnOff() {
        System.out.println("Sound system is turned off.");
    }
}

// 子系统 3：DVD 播放器
public class DVDPlayer {
    public void turnOn() {
        System.out.println("DVD player is turned on.");
    }

    public void play(String movie) {
        System.out.println("Playing movie: " + movie);
    }

    public void turnOff() {
        System.out.println("DVD player is turned off.");
    }
}

// 外观类
public class HomeTheaterFacade {
    private TV tv;
    private SoundSystem soundSystem;
    private DVDPlayer dvdPlayer;

    public HomeTheaterFacade(TV tv, SoundSystem soundSystem, DVDPlayer dvdPlayer) {
        this.tv = tv;
        this.soundSystem = soundSystem;
        this.dvdPlayer = dvdPlayer;
    }

    public void watchMovie(String movie) {
        System.out.println("Setting up home theater...");
        tv.turnOn();
        soundSystem.turnOn();
        soundSystem.setVolume(20);
        dvdPlayer.turnOn();
        dvdPlayer.play(movie);
        System.out.println("Enjoy your movie!");
    }

    public void endMovie() {
        System.out.println("Shutting down home theater...");
        dvdPlayer.turnOff();
        soundSystem.turnOff();
        tv.turnOff();
    }
}

// 测试代码
public class FacadePatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        TV tv = new TV();
        SoundSystem soundSystem = new SoundSystem();
        DVDPlayer dvdPlayer = new DVDPlayer();

        HomeTheaterFacade homeTheater = new HomeTheaterFacade(tv, soundSystem, dvdPlayer);

        homeTheater.watchMovie("Inception");
        System.out.println();
        homeTheater.endMovie();
    }
}

输出结果

Setting up home theater...
TV is turned on.
Sound system is turned on.
Sound system volume set to 20
DVD player is turned on.
Playing movie: Inception
Enjoy your movie!

Shutting down home theater...
DVD player is turned off.
Sound system is turned off.
TV is turned off.

4、应用场景

🔹 简化复杂子系统的使用：例如，整合多个子系统的接口，提供统一操作入口。
🔹 分层架构：外观模式可以用作系统分层的入口，使得高层模块不直接依赖底层模块，遵循 "迪米特法则"。
🔹 旧系统的重构：通过外观模式，可以封装旧系统的复杂接口，提供更友好的访问方式。

4.1 数据库连接管理

在很多数据库应用中，可以通过外观模式封装连接池的创建、获取和关闭操作：

public class DatabaseConnectionFacade {
    private ConnectionPool connectionPool;

    public DatabaseConnectionFacade(ConnectionPool pool) {
        this.connectionPool = pool;
    }

    public Connection getConnection() {
        return connectionPool.getConnection();
    }

    public void releaseConnection(Connection connection) {
        connectionPool.releaseConnection(connection);
    }
}

4.2. Web 应用开发

在 Spring 框架中，DispatcherServlet 就是一个外观模式的经典例子，它封装了请求的分发、视图解析等功能，对开发者隐藏了内部复杂实现。

4.3 第三方 API 封装

使用外观模式对复杂的第三方 API 进行封装，提供一个简化的接口。例如，对支付系统（支付宝、微信支付等）的统一封装：

public class PaymentFacade {
    private AlipayService alipayService;
    private WechatPayService wechatPayService;

    public PaymentFacade(AlipayService alipayService, WechatPayService wechatPayService) {
        this.alipayService = alipayService;
        this.wechatPayService = wechatPayService;
    }

    public void payWithAlipay(double amount) {
        alipayService.pay(amount);
    }

    public void payWithWechat(double amount) {
        wechatPayService.pay(amount);
    }
}

5、总结

外观模式通过提供一个简化的接口，帮助开发者轻松使用复杂的子系统。它不仅降低了客户端的学习成本，还提高了代码的可维护性。在开发中，通过合理地使用外观模式，可以显著改善系统的设计质量。

JAVA：外观模式（Facade Pattern）的技术指南