设计模式中的外观模式（Facade Pattern）是一种简化系统接口的模式，它通过提供一个统一的高层接口来访问子系统中的一群接口。这种模式可以提高系统的可维护性和可扩展性，同时降低了客户端与多个子系统之间的耦合度。下面是一个详细的介绍和Java代码示例，该示例描述了一个家庭影院系统，包括电视、DVD播放机、立体声音响等多个组件，以及一个外观类来简化这些组件的操作。
一、外观模式的作用
外观模式主要用于以下几种情况：
1、简化接口
当一个系统变得非常复杂，并且客户端需要一个简单的接口来与之交互。
2、降低依赖
通过引入外观类，可以减少系统之间的依赖性。
3、封装变化
如果子系统中的接口发生变化，可以通过调整外观类来应对，而不需要改变客户端代码。
4、遵循迪米特法则
一个软件实体应当尽可能少地与其他实体发生相互作用。
二、外观模式的角色
1、子系统类（Subsystem Classes）：
它们可以接受请求。
2、外观类（Facade Class）：
提供一个简单的接口给客户端。
三、java代码示例
1、子系统类定义
首先定义各个子系统类：
public class DVDPlayer {private String description;public DVDPlayer(String description) {this.description = description;}public void on() {System.out.println(description + " 开启");}public void off() {System.out.println(description + " 关闭");}public void eject() {System.out.println(description + " 弹出光盘");}public void playMovie(String movie) {System.out.println(description + " 播放电影 " + movie);}
}public class TV {private String description;public TV(String description) {this.description = description;}public void on() {System.out.println(description + " 开启");}public void off() {System.out.println(description + " 关闭");}public void setChannel(int channel) {System.out.println(description + " 设置频道到 " + channel);}
}public class Amplifier {private String description;public Amplifier(String description) {this.description = description;}public void on() {System.out.println(description + " 开启");}public void off() {System.out.println(description + " 关闭");}public void setVolume(int level) {System.out.println(description + " 设置音量到 " + level);}
}public class PopcornPopper {private String description;public PopcornPopper(String description) {this.description = description;}public void on() {System.out.println(description + " 开启");}public void off() {System.out.println(description + " 关闭");}public void pop() {System.out.println(description + " 开始爆米花制作");}
}
2、外观类定义
接下来定义一个遥控器的外观类，用来简化用户对家庭影院系统的操作：
public class HomeTheaterFacade {private DVDPlayer dvdPlayer;private TV tv;private Amplifier amplifier;private PopcornPopper popcornPopper;public HomeTheaterFacade(DVDPlayer dvdPlayer, TV tv, Amplifier amplifier, PopcornPopper popcornPopper) {this.dvdPlayer = dvdPlayer;this.tv = tv;this.amplifier = amplifier;this.popcornPopper = popcornPopper;}public void watchMovie(String movie) {System.out.println("准备观看电影 " + movie);popcornPopper.on();popcornPopper.pop();dvdPlayer.on();dvdPlayer.playMovie(movie);tv.on();tv.setChannel(1); // 假设频道1是HDMI输入amplifier.on();amplifier.setVolume(5);}public void endMovie() {System.out.println("电影结束，关闭所有设备...");popcornPopper.off();dvdPlayer.off();tv.off();amplifier.off();}
}
3、使用外观模式
最后，在主程序中使用这个外观模式：
public class HomeTheaterTestDrive {public static void main(String[] args) {DVDPlayer dvdPlayer = new DVDPlayer("DVD播放机");TV tv = new TV("电视机");Amplifier amplifier = new Amplifier("音响");PopcornPopper popcornPopper = new PopcornPopper("爆米花机");HomeTheaterFacade homeTheater = new HomeTheaterFacade(dvdPlayer, tv, amplifier, popcornPopper);homeTheater.watchMovie("Matrix");homeTheater.endMovie();}
}
4、详细解释
在这个家庭影院系统中，我们有四个主要的组件：DVD播放机、电视机、立体声音响以及爆米花机。每个组件都有自己的开关、播放等功能。如果我们想要看一部电影，我们需要分别操作这些设备，这可能会很麻烦。因此，我们创建了一个HomeTheaterFacade类来简化这个过程。
HomeTheaterFacade类充当了客户端和子系统之间的中介者，它负责协调子系统中的各个部分，以便客户端可以通过一个简单的接口来控制整个家庭影院系统。这样做的好处是显而易见的：首先，客户端的代码变得更简单，因为它们只需要与一个对象打交道；其次，如果未来需要更改子系统的行为，只需要修改HomeTheaterFacade类，而不需要改动客户端代码。
四、扩展
在现实世界的应用中，外观模式是非常有用的。例如，在一个大型企业级应用程序中，可能有许多不同的模块和服务，每个模块都有一组复杂的API。对于外部用户来说，直接使用这些API可能是困难的。这时候就可以使用外观模式来提供一个友好的接口，使得外部用户可以更容易地使用这些服务。
此外，外观模式还可以用来实现分层的设计。例如，在一个Web应用程序中，前端页面可能需要从多个后端服务获取数据。通过创建一个外观层，可以将这些服务的调用抽象化，使得前端页面只需要与一个统一的服务接口进行交互，而不需要关心具体的数据是从哪里来的。
五、总结
外观模式过提供一个统一的接口来简化对多个子系统的调用，从而使得系统的使用变得更加容易。在实际项目中，您可以根据需要扩展更多子系统以及它们的功能，从而减少代码的复杂度和长度。