Java 设计模式系列：外观模式

简介

外观模式（Facade Pattern）是一种设计模式，又名门面模式，是一种通过为多个复杂的子系统提供一个一致的接口，而使这些子系统更加容易被访问的模式。该模式对外有一个统一接口，外部应用程序不用关心内部子系统的具体的细节，这样会大大降低应用程序的复杂度，提高了程序的可维护性。

外观模式的关键在于隐藏系统的复杂性，并简化客户端与系统之间的交互。它通过提供一个统一的接口，使得客户端无需了解系统内部的复杂联系和实现细节，只需要通过外观类与系统进行交互即可。这有助于降低系统的耦合度，提高系统的可维护性和可扩展性。

外观（Facade）模式是"迪米特法则"的典型应用

结构

外观（Facade）模式包含以下主要角色：
- 外观（Facade）角色：为多个子系统对外提供一个共同的接口。
- 子系统（Sub System）角色：实现系统的部分功能，客户可以通过外观角色访问它。

案例实现

【例】智能家电控制

小明的爷爷已经60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；操作起来都比较麻烦。所以小明给爷爷买了智能音箱，可以通过语音直接控制这些智能家电的开启和关闭。类图如下：

代码如下：

java 复制代码

//灯类
public class 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 TV {
    public void on() {
        System.out.println("打开了电视....");
    }

    public void off() {
        System.out.println("关闭了电视....");
    }
}

//控制类
public class AirCondition {
    public void on() {
        System.out.println("打开了空调....");
    }

    public void off() {
        System.out.println("关闭了空调....");
    }
}

//智能音箱
public class SmartAppliancesFacade {

    private Light light;
    private TV tv;
    private AirCondition airCondition;

    public SmartAppliancesFacade() {
        light = new Light();
        tv = new TV();
        airCondition = new AirCondition();
    }

    public void say(String message) {
        if(message.contains("打开")) {
            on();
        } else if(message.contains("关闭")) {
            off();
        } else {
            System.out.println("我还听不懂你说的！！！");
        }
    }

    //起床后一键开电器
    private void on() {
        System.out.println("起床了");
        light.on();
        tv.on();
        airCondition.on();
    }

    //睡觉一键关电器
    private void off() {
        System.out.println("睡觉了");
        light.off();
        tv.off();
        airCondition.off();
    }
}

//测试类
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //创建外观对象
        SmartAppliancesFacade facade = new SmartAppliancesFacade();
        //客户端直接与外观对象进行交互
        facade.say("打开家电");
        facade.say("关闭家电");
    }
}

优缺点

外观模式的优点包括：

降低系统耦合度：通过提供一个统一的接口，将客户端与系统的具体实现细节解耦，使得系统更加灵活和可维护。
提高安全性：通过限制对子系统的直接访问，可以预防低水平人员带来的风险，保护系统的安全。
提高可扩展性：通过将复杂的子系统隐藏在外观类后面，可以更容易地添加新的子系统和功能，提高系统的可扩展性。

然而，外观模式也存在一些缺点：

不符合开闭原则：如果要修改子系统中的某些方法，可能需要修改外观类，这可能会违反开闭原则。
增加了系统的层次：使用外观模式会增加系统的层次，这可能会影响系统的性能和可读性。

使用场景

对分层结构系统构建时，使用外观模式定义子系统中每层的入口点可以简化子系统之间的依赖关系。
当一个复杂系统的子系统很多时，外观模式可以为系统设计一个简单的接口供外界访问。
当客户端与多个子系统之间存在很大的联系时，引入外观模式可将它们分离，从而提高子系统的独立性和可移植性。

源码中的应用

Tomcat

RequestFacade

使用tomcat作为web容器时，接收浏览器发送过来的请求，tomcat会将请求信息封装成ServletRequest对象，如下图①处对象。但是大家想想ServletRequest是一个接口，它还有一个子接口HttpServletRequest，而我们知道该request对象肯定是一个HttpServletRequest对象的子实现类对象，到底是哪个类的对象呢？可以通过输出request对象，我们就会发现是一个名为RequestFacade的类的对象。

RequestFacade类就使用了外观模式。先看结构图：

为什么在此处使用外观模式呢？

定义 RequestFacade 类，分别实现 ServletRequest ，同时定义私有成员变量 Request ，并且方法的实现调用 Request 的实现。然后，将 RequestFacade上转为 ServletRequest 传给 servlet 的 service 方法，这样即使在 servlet 中被下转为 RequestFacade ，也不能访问私有成员变量对象中的方法。既用了 Request ，又能防止其中方法被不合理的访问。

Spring

ApplicationContext

ApplicationContext是Spring框架中的一个核心接口，它提供了配置信息以及访问定义好的bean的功能。ApplicationContext可以看作是Spring容器的一个外观类，它封装了底层BeanFactory的复杂性，为开发者提供了一个更加高级和易于使用的接口。通过ApplicationContext，开发者可以轻松地获取bean的实例，而无需直接与底层的BeanFactory进行交互。