设计模式之外观模式

引言

好不容易盼到周末啦！Jungle想吃点好的犒劳自己！吃什么呢？回锅肉！是的，吃回锅肉！

可是这过程好麻烦啊，先得去市场里买肉，买回来得洗好，然后切好，再炒肉，最后才能吃上！不仅过程繁杂，而且Jungle还得跟市场、厨房打交道，想想都头大。

如果有个厨师就好了，Jungle直接告诉厨师“我要吃回锅肉”，20分钟后厨师直接端上来就开吃。而中间那些买肉洗肉切肉的过程Jungle统统不关心了，而且Jungle也不必再关心市场和厨房，直接和厨师说句话就ok！真是方便！

在这个例子中，厨师整合了一系列复杂的过程，外界（Jungle）只需与厨师交互即可。在软件设计模式中，有一类设计模式正式如此——外观模式。

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外观模式简介

外观模式是一种使用频率较高的设计模式，它提供一个外观角色封装多个复杂的子系统，简化客户端与子系统之间的交互，方便客户端使用。外观模式可以降低系统的耦合度。如果没有外观类，不同的客户端在需要和多个不同的子系统交互，系统中将存在复杂的引用关系，如下图。引入了外观类，原有的复杂的引用关系都由外观类实现，不同的客户端只需要与外观类交互。

外观模式： 为子系统中的一组接口提供一个统一的入口。外观模式定义了一个高层接口，这个接口使得这一子系统更加容易使用。

外观模式的应用很多，比如浏览器，用户要查找什么东西，不论是浏览知乎、腾讯或者CSDN，用户都只需要打开浏览器即可，剩下的搜索工作由浏览器完成。

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外观模式结构

外观模式的UML结构图如下所示：

外观模式一共有以下角色：

• Facade（外观角色）：外观角色可以知道多个相关子系统的功能，它将所有从客户端发来的请求委派给相应的子系统，传递给相应的子系统处理。
• SubSystem（子系统角色）：子系统是一个类，或者由多个类组成的类的集合，它实现子系统具体的功能。

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外观模式代码实例

电脑主机（Mainframe）中只需要按下主机的开机按钮（powerOn），即可调用其他硬件设备和软件的启动方法，如内存（Memory）的自检（selfCheck）、CPU的运行（run）、硬盘（HardDisk）的读取（read）、操作系统（OS）的载入（load）等。如果某一过程发生错误则电脑开机失败。

这里Jungle用外观模式来模拟该过程，该例子UML图如下：

3.1.子系统类

本例中一共有4个子系统，因此设计4个类：Memory、CPU、HardDisk和OS，并且每个子系统都有自己独立的流程。

//子系统：内存
class Memory
{
public:
  Memory(){}
  void selfCheck(){
    printf("…………内存自检……\n");
  }
};

//子系统：CPU
class CPU
{
public:
  CPU(){}
  void run(){
    printf("…………运行CPU运行……\n");
  }
};

//子系统：硬盘
class HardDisk
{
public:
  HardDisk(){}
  void read(){
    printf("…………读取硬盘……\n");
  }
};

//子系统：操作系统
class OS
{
public:
  OS(){}
  void load(){
    printf("…………载入操作系统……\n");
  }
};

3.2.外观类设计

//外观类
class Facade
{
public:
  Facade(){
    memory = new Memory();
    cpu = new CPU();
    hardDisk = new HardDisk();
    os = new OS();
  }
  void powerOn(){
    printf("正在开机……\n");
    memory->selfCheck();
    cpu->run();
    hardDisk->read();
    os->load();
    printf("开机完成！\n");
  }
private:
  Memory *memory;
  CPU *cpu;
  HardDisk *hardDisk;
  OS *os;
};

3.3.客户端代码示例

#include <iostream>
#include "FacadePattern.h"

int main()
{
  Facade *facade = new Facade();
  facade->powerOn();

  printf("\n\n");

  system("pause");
  return 0;
}

看到了吗，客户端的代码就是如此简单，跟子系统无关！

3.4.结果

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总结

优点：

• 外观模式使得客户端不必关心子系统组件，减少了与客户端交互的对象的数量，简化了客户端的编程；
• 外观模式可以大大降低系统的耦合度；
• 子系统的变化并不需要修改客户端，只需要适当修改外观类即可；
• 子系统之间不会相互影响。

缺点：

• 如果需要增加或者减少子系统，需要修改外观类，违反开闭原则；
• 并不能限制客户端直接与子系统交互，但如果加强限制，又使得系统灵活度降低。

适用场景：

• 为访问一系列复杂的子系统提供一个统一的、简单的入口，可以使用外观模式；
• 客户端与多个子系统之间存在很大依赖，但在客户端编程，又会增加系统耦合度，且使客户端编程复杂，可以使用外观模式。