概述
与前一篇介绍的组合模式相同，外观模式也是一种结构型设计模式。通过引入一个外观类，将多个系统的接口整合成一个高层次的接口，使得客户端可以更容易地使用这些系统。这个模式的主要目的是：降低系统的耦合度，简化客户端与子系统之间的交互。
汽车驾驶是现实生活中运用外观模式的一个典型例子：当我们驾驶一辆汽车时，实际上是在与多个复杂的子系统进行互动（比如：发动机系统、刹车系统、转向系统、空调系统等）；然而，驾驶员并不需要了解这些系统的内部工作原理，只需要操作方向盘、油门踏板、刹车踏板和一些简单的按钮即可。
基本原理
外观模式的核心思想是：简化接口和解耦。对于复杂的子系统，外观模式提供了一个更简单、更高层次的接口，使得客户端无需了解每个子系统的内部细节。同时，它还减少了客户端对子系统的直接依赖，从而提高了系统的灵活性和可维护性。即使子系统内部发生变化，只要外观类提供的接口不变，客户端代码就不需要修改。外观模式主要由以下三个核心组件构成。
1、外观类。它为子系统提供了一个简化的接口，封装了对多个子系统的调用逻辑。外观类可能会持有对子系统对象的引用，以便在需要时调用它们的方法。
2、子系统类。它实现了系统的具体功能，但其接口可能是复杂或低级的。每个子系统都可以独立工作，也可以与其他子系统协作。子系统类通常不需要知道其他子系统的存在，以保持较低的耦合度。
3、客户端。通过外观类提供的接口与子系统交互，而不必直接调用子系统的方法。客户端只需要关注外观类提供的高层接口，而不需要理解每个子系统的细节。
基于上面的核心组件，外观模式的实现主要有以下四个步骤。
1、识别复杂的子系统。分析现有系统，找出那些具有复杂接口或相互依赖的模块，这些模块将成为外观模式中的子系统。比如：在汽车驾驶中，发动机系统、刹车系统、转向系统、空调系统等都是独立的子系统。
2、设计外观类。创建一个外观类，它应该包含所有必要的方法来简化客户端与子系统的交互。外观类的方法应当易于理解和使用，并且能够协调各个子系统的操作。
3、集成子系统。在外观类的内部，实现对各个子系统的调用逻辑，以确保外观类能够正确地协调不同子系统之间的操作。
4、编写客户端代码。客户端代码不应直接依赖于具体的子系统类，而应使用外观类提供的接口与子系统进行交互。
实战解析
在下面的实战代码中，我们使用外观模式模拟了汽车驾驶的实现。
首先，我们定义了四个子系统类。CEngineSystem负责管理发动机的启动和停止，CBrakeSystem提供应用和释放刹车的功能，CSteeringSystem实现左转、右转和校正方向的操作，CAirConditioning控制空调的开关及温度设置。
接下来，我们实现了外观类CCarFacade。其构造函数中初始化了所有子系统的实例，并在析构函数中确保这些资源被正确清理。CCarFacade提供了一系列简化的方法，比如：StartCar、StopCar、Accelerate等，其内部会协调各个子系统的具体操作。可以看到，外观类封装了复杂的子系统逻辑，为客户端提供了相对简化的接口。
最后，在main函数中，我们创建了一个CCarFacade类的实例pCar，代表汽车的外观。通过调用pCar的方法，我们模拟了一连串驾驶行为，比如：启动汽车、加速、转弯、刹车等。
cpp
#include <iostream>
using namespace std;
// 子系统类：发动机系统
class CEngineSystem
{
public:
void Start() { cout << "Engine started\n"; }
void Stop() { cout << "Engine stopped\n"; }
};
// 子系统类：刹车系统
class CBrakeSystem
{
public:
void ApplyBrakes() { cout << "Brakes applied\n"; }
void ReleaseBrakes() { cout << "Brakes released\n"; }
};
// 子系统类：转向系统
class CSteeringSystem
{
public:
void TurnLeft() { cout << "Turn left\n"; }
void TurnRight() { cout << "Turn right\n"; }
void Straighten() { cout << "Straighten the wheel\n"; }
};
// 子系统类：空调系统
class CAirConditioning
{
public:
void TurnOn() { cout << "Air conditioning turned on\n"; }
void TurnOff() { cout << "Air conditioning turned off\n"; }
void SetTemperature(int temperature)
{
cout << "Set temperature to " << temperature << " degrees\n";
}
};
// 外观类：汽车外观
class CCarFacade
{
public:
CCarFacade() : m_pEngine(new CEngineSystem()),
m_pBrakeSystem(new CBrakeSystem()),
m_pSteeringSystem(new CSteeringSystem()),
m_pAirConditioning(new CAirConditioning()) {}
~CCarFacade()
{
delete m_pEngine;
delete m_pBrakeSystem;
delete m_pSteeringSystem;
delete m_pAirConditioning;
}
void StartCar()
{
cout << "Starting the car...\n";
m_pEngine->Start();
m_pAirConditioning->TurnOn();
m_pAirConditioning->SetTemperature(23);
}
void StopCar()
{
cout << "Stopping the car...\n";
m_pAirConditioning->TurnOff();
m_pEngine->Stop();
}
void Accelerate()
{
cout << "Accelerating...\n";
}
void Brake()
{
cout << "Applying brakes...\n";
m_pBrakeSystem->ApplyBrakes();
}
void ReleaseBrake()
{
cout << "Releasing brakes...\n";
m_pBrakeSystem->ReleaseBrakes();
}
void TurnLeft()
{
cout << "Turning left...\n";
m_pSteeringSystem->TurnLeft();
}
void TurnRight()
{
cout << "Turning right...\n";
m_pSteeringSystem->TurnRight();
}
void StraightenWheel()
{
cout << "Straightening the wheel...\n";
m_pSteeringSystem->Straighten();
}
private:
CEngineSystem* m_pEngine;
CBrakeSystem* m_pBrakeSystem;
CSteeringSystem* m_pSteeringSystem;
CAirConditioning* m_pAirConditioning;
};
int main()
{
// 创建汽车外观对象
CCarFacade* pCar = new CCarFacade();
// 使用外观对象简化操作
pCar->StartCar();
pCar->Accelerate();
pCar->TurnRight();
pCar->TurnLeft();
pCar->Brake();
pCar->ReleaseBrake();
pCar->StraightenWheel();
pCar->StopCar();
// 清理资源
delete pCar;
return 0;
}总结
外观模式通过提供一个简化的接口来隐藏复杂的子系统，使得客户端代码可以更轻松地使用这些系统。这减少了客户端需要了解的细节，降低了学习曲线。如果子系统发生变化，比如：增加新功能或重构现有功能，只需更新外观类即可，无需修改所有依赖于该子系统的客户端代码。另外，在大型项目中，可以通过多个外观类来分层管理不同级别的子系统，使得系统的层次更加清晰，易于理解和维护。
但对于小型或简单的应用程序，引入外观类可能会显得多余，增加了不必要的复杂性和代码量。尤其是在系统本身已经足够直观的情况下，添加外观类可能不会带来显著的好处。虽然外观模式简化了接口，但它也可能隐藏了一些高级功能。如果客户端需要直接访问子系统的特定特性，则必须绕过外观类，这会破坏外观模式带来的透明性和简化效果。