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结构型模式：外观模式

news 2025/5/5 7:46:19

什么是外观模式？

想象一下，你刚买了一套家庭影院系统，里面有DVD播放器、音响、投影仪、自动窗帘等设备。要看一部电影，你需要：

打开电视和DVD播放器
调低房间灯光
放下投影幕布
打开音响系统
设置音响输入为DVD
放入DVD并播放

太复杂了！如果有一个"看电影"按钮，按一下就能完成所有这些步骤，是不是会方便很多？

这就是外观模式的核心思想：为复杂的子系统提供一个简单的接口，让客户端更容易使用。外观模式就像是给复杂系统装了一个"简易操作面板"，隐藏了内部的复杂性。

外观模式的结构

外观模式的角色其实很简单：

外观（Facade）：提供简化的接口，内部调用各个子系统
子系统（Subsystem）：实现复杂功能的各个类
客户端（Client）：通过外观来使用系统功能

下面是外观模式的类图：

生活中的外观模式例子

1. 餐厅点套餐

当你去快餐店点餐时：

不使用外观模式：分别点主食、配菜、饮料、甜点…
使用外观模式：直接点"套餐A"，一步到位

2. 洗衣机

洗衣机是家用电器中的外观模式典范：

不使用外观模式：手动设置水温、转速、浸泡时间、漂洗次数…
使用外观模式：选择"棉织物"模式，一键完成所有设置

代码示例：家庭影院系统

下面用家庭影院系统来展示外观模式，代码尽量简单：

// 各种家庭影院设备（子系统）
class Television {public void turnOn() {System.out.println("打开电视");}public void turnOff() {System.out.println("关闭电视");}public void setInputSource(String source) {System.out.println("设置电视输入源为：" + source);}
}class DVDPlayer {public void turnOn() {System.out.println("打开DVD播放器");}public void turnOff() {System.out.println("关闭DVD播放器");}public void play(String movie) {System.out.println("播放电影：" + movie);}public void stop() {System.out.println("停止播放");}
}class SoundSystem {public void turnOn() {System.out.println("打开音响系统");}public void turnOff() {System.out.println("关闭音响系统");}public void setVolume(int level) {System.out.println("设置音量为：" + level);}
}class Lights {public void dim(int level) {System.out.println("将灯光调暗至" + level + "%");}public void brighten(int level) {System.out.println("将灯光调亮至" + level + "%");}
}// 家庭影院外观类
class HomeTheaterFacade {private Television tv;private DVDPlayer dvdPlayer;private SoundSystem soundSystem;private Lights lights;// 构造函数，初始化所有设备public HomeTheaterFacade() {tv = new Television();dvdPlayer = new DVDPlayer();soundSystem = new SoundSystem();lights = new Lights();}// 简化的"看电影"功能public void watchMovie(String movie) {System.out.println("=== 准备观影 ===");lights.dim(10);             // 将灯光调暗到10%tv.turnOn();                // 打开电视tv.setInputSource("DVD");   // 设置输入源dvdPlayer.turnOn();         // 打开DVD播放器soundSystem.turnOn();       // 打开音响soundSystem.setVolume(60);  // 设置适中音量dvdPlayer.play(movie);      // 播放电影System.out.println("一切就绪，尽情享受电影吧！");}// 简化的"结束观影"功能public void endMovie() {System.out.println("=== 结束观影 ===");dvdPlayer.stop();           // 停止播放dvdPlayer.turnOff();        // 关闭DVDsoundSystem.turnOff();      // 关闭音响tv.turnOff();               // 关闭电视lights.brighten(100);       // 灯光调亮System.out.println("家庭影院已关闭");}
}// 客户端使用示例
public class HomeTheaterDemo {public static void main(String[] args) {// 创建家庭影院外观HomeTheaterFacade homeTheater = new HomeTheaterFacade();// 使用简化的接口看电影homeTheater.watchMovie("《长津湖》");System.out.println("\n电影播放中...\n");// 使用简化的接口结束观影homeTheater.endMovie();// 对比：如果不使用外观模式，客户端代码会很复杂System.out.println("\n=== 不使用外观模式的情况 ===");System.out.println("你需要了解每个设备，并按正确顺序调用至少10个不同方法！");}
}

另一个例子：点餐系统

外卖平台的下单流程是另一个很好的外观模式示例：

// 子系统：菜品管理
class MenuSystem {public boolean checkAvailability(String itemId) {System.out.println("检查菜品 " + itemId + " 是否有货");return true; // 假设都有货}public double getPrice(String itemId) {// 简化的价格查询System.out.println("获取菜品 " + itemId + " 的价格");if (itemId.equals("B001")) return 20.0;if (itemId.equals("F001")) return 38.0;if (itemId.equals("D001")) return 5.0;return 15.0;}
}// 子系统：购物车
class CartSystem {public void addItem(String itemId, int quantity) {System.out.println("将 " + quantity + " 份 " + itemId + " 加入购物车");}public double calculateTotal(String[] items) {System.out.println("计算购物车总金额");// 简化的计算逻辑return 63.0; // 假设总价是63元}
}// 子系统：支付处理
class PaymentSystem {public boolean processPayment(String paymentMethod, double amount) {System.out.println("使用" + paymentMethod + "支付 " + amount + " 元");return true; // 假设支付成功}public String generatePaymentReceipt() {return "PAY" + System.currentTimeMillis();}
}// 子系统：订单管理
class OrderSystem {public String createOrder(String userId, String[] items) {System.out.println("为用户 " + userId + " 创建订单");return "ORD" + System.currentTimeMillis();}public void updateOrderStatus(String orderId, String status) {System.out.println("更新订单 " + orderId + " 状态为：" + status);}
}// 外观：点餐服务
class FoodOrderFacade {private MenuSystem menuSystem;private CartSystem cartSystem;private PaymentSystem paymentSystem;private OrderSystem orderSystem;public FoodOrderFacade() {menuSystem = new MenuSystem();cartSystem = new CartSystem();paymentSystem = new PaymentSystem();orderSystem = new OrderSystem();}// 简化的一键下单方法public boolean placeOrder(String userId, String[] itemIds, String paymentMethod) {try {System.out.println("=== 开始一键下单 ===");// 1. 检查菜品是否可用并计算价格for (String itemId : itemIds) {if (!menuSystem.checkAvailability(itemId)) {System.out.println("抱歉，菜品 " + itemId + " 已售罄");return false;}// 将菜品加入购物车cartSystem.addItem(itemId, 1);}// 2. 计算总价double totalAmount = cartSystem.calculateTotal(itemIds);System.out.println("订单总金额：" + totalAmount + " 元");// 3. 创建订单String orderId = orderSystem.createOrder(userId, itemIds);// 4. 处理支付boolean paymentSuccess = paymentSystem.processPayment(paymentMethod, totalAmount);if (paymentSuccess) {// 5. 完成订单String receiptId = paymentSystem.generatePaymentReceipt();orderSystem.updateOrderStatus(orderId, "已支付");System.out.println("下单成功！订单号：" + orderId);System.out.println("支付凭证：" + receiptId);return true;} else {orderSystem.updateOrderStatus(orderId, "支付失败");System.out.println("支付失败，请重试");return false;}} catch (Exception e) {System.out.println("下单过程中出现错误：" + e.getMessage());return false;}}
}// 客户端使用示例
public class FoodOrderDemo {public static void main(String[] args) {// 创建点餐外观FoodOrderFacade orderService = new FoodOrderFacade();// 准备点餐数据String userId = "user123";String[] items = {"B001", "F001", "D001"}; // 汉堡、炸鸡、可乐// 一键下单（注意这里客户端代码多么简单！）boolean success = orderService.placeOrder(userId, items, "微信支付");if (success) {System.out.println("\n恭喜，您的订单已成功下单，请等待送达！");} else {System.out.println("\n订单处理失败，请稍后重试。");}// 对比：如果不使用外观模式System.out.println("\n=== 不使用外观模式的情况 ===");System.out.println("客户端需要单独调用每个子系统：");System.out.println("1. 调用菜品系统检查每个菜品是否可用");System.out.println("2. 调用购物车系统添加菜品并计算总价");System.out.println("3. 调用订单系统创建订单");System.out.println("4. 调用支付系统处理支付");System.out.println("5. 获取支付凭证并更新订单状态");System.out.println("这太复杂了！");}
}

如何在现实项目中应用外观模式

五步轻松使用外观模式

识别复杂性：找出系统中让用户感到繁琐的部分
- 例如：需要多个类协作完成的任务
- 例如：需要按特定顺序调用的一系列操作
分析子系统：确定哪些类组成了复杂的子系统
- 把相关功能的类整理出来
- 了解它们之间的调用关系
设计外观接口：从用户角度思考，他们真正需要的简化操作是什么
- 例如：“看电影”、“下单”、"备份数据"等高层操作
实现外观类：创建外观类，在里面组合各个子系统的调用
- 初始化所需的子系统对象
- 按正确顺序调用各个子系统的方法
使用外观：客户端通过外观类来使用系统功能
- 不再直接调用复杂的子系统
- 代码更简洁、更易于维护

实际场景中的应用

App开发：使用外观模式简化复杂API的调用

// 不使用外观模式
LocationManager locManager = (LocationManager)getSystemService(LOCATION_SERVICE);
Criteria criteria = new Criteria();
criteria.setAccuracy(Criteria.ACCURACY_FINE);
String provider = locManager.getBestProvider(criteria, true);
Location location = locManager.getLastKnownLocation(provider);
double lat = location.getLatitude();
double lng = location.getLongitude();// 使用外观模式
LocationFacade locationFacade = new LocationFacade(context);
LatLng currentLocation = locationFacade.getCurrentLocation();

企业应用：简化多系统协作的业务流程

// 例如用户注册流程，不使用外观模式需要调用多个服务：
// 1. 验证用户数据
// 2. 保存用户信息到数据库
// 3. 发送验证邮件
// 4. 创建默认用户设置
// 5. 记录审计日志// 使用外观模式
UserRegistrationFacade registrationService = new UserRegistrationFacade();
boolean success = registrationService.registerUser(userData);