Java设计模式(13)-外观模式

在现实生活中有很多这样的例子，比如，炒股，散户股民大多对股票金融知识缺乏，所以他们想要炒股赚钱往往看运气，但是散户想要保证低风险的投资和拿到稳定回报，怎么办呢？大多数人会选择购买基金，相对于股票，散户们不需要专业知识，只需要将自己交给基金会，由专业人士替他们购买股票，赚到钱后再按资金比例分给他们，这样就大大降低了投资风险。

Figure 1. 股票与基金示意图

基金作为一个中间对象，它解决了股民专业知识匮乏却也能投资股票赚钱的需求。其实，这就是外观模式。

1. 外观模式简介

外观模式（Facade Pattern），也叫门面模式，是一种经常被使用的结构性设计模式。DP对其定义如下：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。

还记得迪米特法则] 吗？

迪米特法则（Law of Demeter，LoD），又叫作最少知识原则（Least Knowledge Principle，LKP)，描述了如何设计对象之间的依赖关系，它的定义如下：一个对象对自己所依赖的对象知道的越少越好。更进一步的意思，即：只与你的直接朋友交谈，不跟“陌生人”说话（Talk only to your immediate friends and not to strangers）。

外观模式严格体现了迪米特法则，它降低了系统之间的耦合性和复杂度，提高了系统的可维护性。

外观模式有三种角色：

外观(Facade)角色：整合多个子系统，为其提供统一的接口实以现业务需求；
子系统(SubSystem)角色: 实现某方面的业务功能，供外观角色调用，但是并不知道外观角色的存在；
客户端(Client)角色：调用外观角色访问各个子系统实现不同的业务功能。

其类结构如下图所示：

Figure 2. 外观模式类图

我们在软件开发中，经常会有意无意的使用外观模式。比如，MVC模式业务开发中，Service层会屏蔽Dao层的实现细节，对外只暴露一个方法，该方法内部可能会需要使用多个Dao来完成数据库操作。又比如现在流行的微服务架构，API网关就承担着外观角色，客户端直接访问网关，而不会直接去请求各个具体的服务。

Figure 3. API网关示意图

再举一个现在比较专注的例子：智能家居。当你装上了智能家居系统，那么你就可以一键控制家用电器的开关，是不是很舒服？比如，你早上起床，控制器会一键为你打开电动窗帘、播放闹钟、关闭空调等等，再也不用一个一个去操控了。我们看看怎么使用外观模式解决这个问题。

2. 应用案例：智能家居

假设我家安装了一些智能设备：智能空调、智能音响、自动窗帘、智能电灯等，现在我可不想一个个去控制它们。是时候请出超级管家了，它来负责一键操作这些设备。设计类图如下:

Figure 4. 智能家居简易设计类图

智能管家作为指挥中心，它具有问好、叫醒起床、上班前告别、下班回家欢迎等功能，当然，假设我们可以通过语音和App操控它。这些功能，智能管家自己不会实现，而是通过调用下边的各个智能设备共同完成。我们看看代码如何实现。

1、智能设备，多个子系统，提供了自身的功能方法。

// 窗帘
class SmartCurtain {
    public void open() {
        System.out.println("打开窗帘");
    }

    public void close() {
        System.out.println("关闭窗帘");
    }
}

// 灯光
class SmartLight {
    public void open() {
        System.out.println("打开灯光");
    }

    public void close() {
        System.out.println("关闭灯光");
    }
}

// 空调
class AirConditioner {
    public void open() {
        System.out.println("打开空调");
    }

    public void close() {
        System.out.println("关闭空调");
    }
}

// 智能音响
class SmartSoundBox {
    public void play() {
        System.out.println("播放音乐");
    }

    public void stop() {
        System.out.println("停止播放音乐");
    }
}

2、外观类：智能管家，它需要去调用各个设备提供的方法，来完成自己的功能

// Facade类，管家
class SmartHouseKeeper {
    private final String name;
    private final SmartCurtain smartCurtain = new SmartCurtain();
    private final SmartLight smartLight = new SmartLight();
    private final AirConditioner airConditioner = new AirConditioner();
    private final SmartSoundBox smartSoundBox = new SmartSoundBox();

    public SmartHouseKeeper(String name) {
        this.name = name;
        this.sayHello();
    }

    public void sayHello() {
        System.out.println("你好，小主，我是你的智能语音机器人管家" + this.name + ", 你可以直接跟我语音交流哦！");
    }

    // 叫醒起床
    public void wakingUp() {
        System.out.println("小主，起床时间到了，一天之计在于晨，不要贪睡哦...");
        smartSoundBox.play();
        smartLight.open();
        smartCurtain.open();
    }

    // 出去工作
    public void goodbyeForGoingToWork() {
        System.out.println("小主，距离梦想又近了一步，加油...");
        smartSoundBox.stop();
        airConditioner.close();
        smartLight.close();
    }

    // 回家
    public void welcomeBackHome() {
        System.out.println("小主，工作一天辛苦了，欢迎回家...");
        smartLight.open();
        airConditioner.open();
        smartSoundBox.play();
    }

    // 睡觉
    public void goodNightToSleep() {
        System.out.println("小主，夜深了，早点休息哦...");
        smartCurtain.close();
        smartSoundBox.stop();
        smartLight.close();
    }
}

智能管家聚合了各个智能设备，以便调用其方法。

3、客户端：使用智能管家的类，直接调用其方法完成功能

public class FacadePatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 案例：智能家居
        SmartHouseKeeper smartHouseKeeper = new SmartHouseKeeper("samy");
        smartHouseKeeper.wakingUp();
        smartHouseKeeper.goodbyeForGoingToWork();
        smartHouseKeeper.welcomeBackHome();
        smartHouseKeeper.goodNightToSleep();
    }
}

运行客户端代码，输出：

你好，小主，我是你的智能语音机器人管家samy, 你可以直接跟我语音交流哦！
小主，起床时间到了，一天之计在于晨，不要贪睡哦...
播放音乐
打开灯光
打开窗帘
小主，距离梦想又近了一步，加油...
停止播放音乐
关闭空调
关闭灯光
小主，工作一天辛苦了，欢迎回家...
打开灯光
打开空调
播放音乐
小主，夜深了，早点休息哦...
关闭窗帘
停止播放音乐
关闭灯光

3. 总结

外观模式相对而言比较简单，它体现了设计模式的迪米特法则，减少了系统的耦合性，降低复杂性的同事提升了系统的可维护性。但是，也有一些缺点，比如增加子系统时，外观角色需要改变，客户端代码也可能修改，违背了开闭原则。但是，其优点远高于其缺点，外观模式使用很普遍，在开发工程中都会有意无意的使用到它。

1. 外观模式简介#

2. 应用案例：智能家居#

3. 总结#

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