Carson带你学设计模式:外观模式(Facade Pattern)

前言

今天Carson来全面总结最常用的设计模式 - 外观模式。

其他设计模式介绍
这是一份全面 & 详细的设计模式学习指南
Carson带你学设计模式:单例模式(Singleton)
Carson带你学设计模式:简单工厂模式(SimpleFactoryPattern)
Carson带你学设计模式:工厂方法模式(Factory Method)
Carson带你学设计模式:抽象工厂模式(Abstract Factory)
Carson带你学设计模式:策略模式(Strategy Pattern)
Carson带你学设计模式:适配器模式(Adapter Pattern)
Carson带你学设计模式:静态代理模式(Proxy Pattern)
Carson带你学设计模式:动态代理模式(Proxy Pattern)
Carson带你学设计模式:模板方法模式(Template Method)
Carson带你学设计模式:建造者模式(Builder Pattern)
Carson带你学设计模式:外观模式(Facade Pattern)
Carson带你学设计模式:观察者模式(Observer)


目录

外观模式.jpg

1. 介绍

1.1 定义

定义了一个高层、统一的接口,外部与通过这个统一的接口对子系统中的一群接口进行访问。

通过创建一个统一的外观类,用来包装子系统中一个 / 多个复杂的类,客户端可通过调用外观类的方法来调用内部子系统中所有方法

如下图:


原理图

给个网站的导航例子你就懂了:以前我需要在搜索栏逐个搜索网站地址;有了网站导航(用了外观模式)后,就方便很多了


例子

1.2 主要作用

  • 实现客户类与子系统类的松耦合
  • 降低原有系统的复杂度
  • 提高了客户端使用的便捷性,使得客户端无须关心子系统的工作细节,通过外观角色即可调用相关功能。
  1. 引入外观角色之后,用户只需要与外观角色交互;
  2. 用户与子系统之间的复杂逻辑关系由外观角色来实现

1.3 解决的问题

  • 避免了系统与系统之间的高耦合度
  • 使得复杂的子系统用法变得简单

2. 模式原理

2.1 UML类图 & 组成

UML类图

2.2 实例讲解

接下来我用一个实例来对建造者模式进行更深一步的介绍。
a. 实例概况

  • 背景:小成的爷爷已经80岁了,一个人在家生活:每次都需要打开灯、打开电视、打开空调;睡觉时关闭灯、关闭电视、关闭空调;
  • 冲突:行动不方便,走过去关闭那么多电器很麻烦,代码如下:

1.电器类:

//灯类
public class SubSystemA_Light {  
     public void on(){  
        System.out.println("打开了灯....");  
    }  
      
     public void off(){  
        System.out.println("关闭了灯....");  
    }  
}  

//电视类
public class SubSystemB_Television {  
     public void on(){  
        System.out.println("打开了电视....");  
    }  
      
     public void off(){  
        System.out.println("关闭了电视....");  
    }  
}  

//空调类
public class SubSystemC_Aircondition {  
     public void on(){  
        System.out.println("打开了电视....");  
    }  
      
     public void off(){  
        System.out.println("关闭了电视....");  
    }  
}  
  1. 客户端调用:小成爷爷使用电器情况

public class Facade Pattern{ 
      public static void main(String[] args){
        {
            SubSystemA_Light light = new SubSystemA_Light();
            SubSystemB_Television television = new SubSystemB_Television();
            SubSystemC_Aircondition aircondition = new SubSystemC_Aircondition();

            //起床后开电器
            System.out.prinln("起床了");
            light.on();
            television.on();
            aircondition.on();
           System.out.prinln("可以看电视了");

           //睡觉时关电器
           System.out.prinln("睡觉了");
            light.off();
            television.off();
            aircondition.off();
             System.out.prinln("可以睡觉了");
        }
    }

结果

起床了
打开了灯
打开了电视
打开了空调
可以看电视了

睡觉了
关闭了灯
关闭了电视
关闭了空调
可以睡觉了

从上面可以看出,在不使用外观模式的情况下,小成爷爷需要对每个电器都进行操作,非常不方便

客户端与三个子系统都发生了耦合,使得客户端程序依赖与子系统

解决方案

小成买了一个智能家具控制器(外观对象/统一接口)给他爷爷,他爷爷只需要一键就能打开/关闭 灯、电视机、空调

  1. 即用外观模式来为所有子系统设计一个统一的接口
  2. 客户端只需要调用外观类中的方法就可以了,简化了客户端的操作

1.电器类同上

  1. 外观类:智能遥控器
public class Facade{
      
      SubSystemA_Light light;
      SubSystemB_Television television ;
      SubSystemC_Aircondition aircondition;
    

      //传参
    public Facade(SubSystemA_Light light,SubSystemB_Television television,SubSystemC_Aircondition aircondition){  
        this.light = light;  
        this.television  = television ;  
        this.aircondition =aircondition;  
    
    }  
      //起床后一键开电器
      public void on{
        System.out.prinln("起床了"); 
        light.on(); 
        television.on(); 
        aircondition.on();
    
        }

          //睡觉时一键关电器
          System.out.prinln("睡觉了"); 
          light.off(); 
          television.off(); 
          aircondition.off(); 
}

        
      
      }
  1. 客户端调用:爷爷使用智能遥控器的时候
public class Facade Pattern{ 
      public static void main(String[] args){
        {
            //实例化电器类
            SubSystemA_Light light = new SubSystemA_Light();
            SubSystemB_Television television = new SubSystemB_Television();
            SubSystemC_Aircondition aircondition = new SubSystemC_Aircondition();
            
            //传参
            Facade facade = new Facade(light,television,aircondition);
            
            //客户端直接与外观对象进行交互
            facade.on;
            System.out.prinln("可以看电视了"); 
            facade.off;
            System.out.prinln("可以睡觉了"); 

结果

起床了
打开了灯
打开了电视
打开了空调
可以看电视了

睡觉了
关闭了灯
关闭了电视
关闭了空调
可以睡觉了

通过上述这个常见的生活例子,我相信你已经完全明白了外观模式的原理了!!


3. 优缺点

在全面解析完后,我来分析下其优缺点:

3.1 优点

  • 降低了客户类与子系统类的耦合度,实现了子系统与客户之间的松耦合关系
  1. 只是提供了一个访问子系统的统一入口,并不影响用户直接使用子系统类
  2. 减少了与子系统的关联对象,实现了子系统与客户之间
    的松耦合关系,松耦合使得子系统的组件变化不会影响到它的客户。
  • 外观模式对客户屏蔽了子系统组件,从而简化了接口,减少了客户处理的对象数目并使子系统的使用更加简单。
  1. 引入外观角色之后,用户只需要与外观角色交互;
  2. 用户与子系统之间的复杂逻辑关系由外观角色来实现
  • 降低原有系统的复杂度和系统中的编译依赖性,并简化了系统在不同平台之间的移植过程

因为编译一个子系统一般不需要编译所有其他的子系统。一个子系统的修改对其他子系统没有任何影响,而且子系统内部变化也不会影响到外观对象。

3.2 缺点

  • 在不引入抽象外观类的情况下,增加新的子系统可能需要修改外观类或客户端的源代码,违背了“开闭原则”
  • 不能很好地限制客户使用子系统类,如果对客户访问子系统类做太多的限制则减少了可变性和灵活性。

4. 应用场景

  • 要为一个复杂的子系统对外提供一个简单的接口
  • 提供子系统的独立性
  • 客户程序与多个子系统之间存在很大的依赖性

引入外观类将子系统与客户以及其他子系统解耦,可以提高子系统的独立性和可移植性。

  • 在层次化结构中,可以使用外观模式定义系统中每一层的入口

层与层之间不直接产生联系,而通过外观类建立联系,降低层之间的耦合度。


5. 与适配器模式的区别

  • 外观模式的实现核心主要是——由外观类去保存各个子系统的引用,实现由一个统一的外观类去包装多个子系统类,然而客户端只需要引用这个外观类,然后由外观类来调用各个子系统中的方法。
  • 这样的实现方式非常类似适配器模式,然而外观模式与适配器模式不同的是:适配器模式是将一个对象包装起来以改变其接口,而外观是将一群对象 ”包装“起来以简化其接口。它们的意图是不一样的,适配器是将接口转换为不同接口,而外观模式是提供一个统一的接口来简化接口

6. 总结

  • 本文主要对外观模式进行了全面介绍
  • 接下来我会对每种设计模式进行详细的分析,欢迎关注Carson_Ho的简书,不定期分享关于安卓开发的干货,追求短、平、快,但却不缺深度

请点赞!因为你的鼓励是我写作的最大动力!

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