设计模式（八）之结构型模式-外观模式

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一、外观模式

1、案例分析—影院管理项目

要求组建一个家庭影院

​ DVD播放器、投影仪、自动屏幕、环绕立体声、爆米花机，要求完成使用家庭影院的功能，其过程为：

  1. 直接用遥控器：统筹各设备开关
  2. 开爆米花机
  3. 放下屏幕
  4. 开投影仪
  5. 开音响
  6. 开DVD，选DVD
  7. 去拿爆米花
  8. 调暗灯光
  9. 播放
  10. 观影结束后，关闭各种设备

1.1 传统方案解决影院管理

CLientTest类中直接使用各自系统，如爆米花机、屏幕、投影仪等等

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ClientTest{
    publicstatic void main(){
        //1.创建相关的对象
        //2.调用创建的各个对象的一系列方法
        //3.调用DVDPlayer，对象的play方法
    }
}

1.2 传统方案分析

  1. 在ClientTest的main方法中，创建各个子系统的对象，并直接去调用子系统（对象）的相关方法，会造成调用过程混乱，没有清晰的过程
  2. 不利于在ClientTest中，去维护对子系统的操作。比如一个子系统发生改变，ClientTest都要做不小的改动。

1.3 解决思路

  1. 定义一个高层接口，给子系统中的一组接口提供一个一致的界面（比如在高层接口中提供四个方法ready、play、pause、end），用来访问子系统中的一群接口
  2. 即通过定义一个一致的接口（界面类），用以屏蔽内部子系统的细节，使得调用端只需要跟这个接口发生调用，而无需关心这个子系统的内部细节==>外观模式

2、外观模式

2.1 基本介绍

  1. 外观模式（Facade），也叫过程模式：外观模式为子系统中的一组接口提供一个一致的界面，此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。
  2. 外观模式通过定义一个一致的接口，用以屏蔽内部子系统的细节，使得调用端口只需要根这个接口发生调用，而无需关系这个子系统的内部细节。

2.2 原理类图

image-20210718231739159

原理类图的说明（外观模式的角色）

  1. 外观类（Facade）：为调用端提供统一的调用接口，外观类知道哪些子系统负责处理请求，从而将调用端的请求代理给适当子系统对象。
  2. 调用者（Client）：外观接口的调用者
  3. 子系统的集合：指模块或者子系统，处理Facade对象指派的任务，它是功能的实际提供者。

3、外观模式解决影院管理

  1. 外观模式可以理解为转换一群接口，客户只要调用一个接口，而不用调用多个接口才能达到目的。

    ​ 比如：在pc上安装软件的时候经常有一键安装选项（省去选择安装目录、安装的组件等等），还有就是手机的重启功能（把关机和启动合为一个操作）

  2. 外观模式就是解决多个复杂接口带来的使用困难，起到简化用户操作的作用。

4、代码实例

4.1 DVDPlayer类

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public class DVDPlayer {

    //使用单例模式，饿汉式
    private static DVDPlayer instance = new DVDPlayer();

    public static DVDPlayer getInstance(){
        return instance;
    }

    public void on(){
        System.out.println(" dvd on ");
    }

    public void off(){
        System.out.println(" dvd off ");
    }

    public void play(){
        System.out.println(" dvd is playing ");
    }

    public void pause(){
        System.out.println(" dvd pause ");
    }
}

4.2 Popcorn类

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//爆米花
public class Popcorn {

    private static Popcorn instance = new Popcorn();

    public static Popcorn getInstance(){
        return instance;
    }

    public void on(){
        System.out.println(" popcorn on ");
    }

    public void off(){
        System.out.println(" popcorn off ");
    }

    public void pop(){
        System.out.println(" popcorn is poping ");
    }
}

4.3 Projector类

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//投影仪
public class Projector {
    private static Projector instance = new Projector();

    public static Projector getInstance(){
        return instance;
    }

    public void on(){
        System.out.println(" Projector on ");
    }

    public void off(){
        System.out.println(" Projector off ");
    }

    public void focus(){
        System.out.println(" Projector is focus ");
    }
}

4.4 Screen类

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public class Screen {
    private static Screen instance = new Screen();

    public static Screen getInstance(){
        return instance;
    }

    public void up(){
        System.out.println(" Screen up ");
    }

    public void down(){
        System.out.println(" Screen down ");
    }
}

4.5 Stereo类

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//立体声
public class Stereo {
    private static Stereo instance = new Stereo();

    public static Stereo getInstance(){
        return instance;
    }

    public void on(){
        System.out.println(" Stereo on ");
    }

    public void off(){
        System.out.println(" Stereo off ");
    }

    public void up(){
        System.out.println(" Stereo up ");
    }
}

4.6 ThreaterLight类

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//投影仪灯光
public class TheaterLight {
    private static TheaterLight instance = new TheaterLight();

    public static TheaterLight getInstance(){
        return instance;
    }

    public void on(){
        System.out.println(" ThreaterLight on ");
    }

    public void off(){
        System.out.println(" ThreaterLight off ");
    }

    public void dim(){
        System.out.println(" ThreaterLight dim ");
    }

    public void bright(){
        System.out.println(" ThreaterLight bright ");
    }
}

4.7 HomeTheateFacade类

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public class HomeTheateFacade {

    //定义各个子系统的对象
    private TheaterLight theaterLight;//灯光
    private Popcorn popcorn;//爆米花
    private Stereo stereo;//立体声
    private Projector projector;//投影仪
    private Screen screen;//屏幕
    private DVDPlayer dvdPlayer;//dvd播放器

    public HomeTheateFacade() {
        this.theaterLight = TheaterLight.getInstance();
        this.popcorn = Popcorn.getInstance();
        this.stereo = Stereo.getInstance();
        this.projector = Projector.getInstance();
        this.screen = Screen.getInstance();
        this.dvdPlayer = DVDPlayer.getInstance();
    }

    //操作分为4步
    public void ready(){
        popcorn.on();//打开爆米花机
        popcorn.pop();//炸爆米花
        screen.down();//放下屏幕
        projector.on();//打开投影仪
        stereo.on();//立体声打开
        dvdPlayer.on();//dvd打开
        theaterLight.dim();//调暗灯光
    }

    public void play(){
        dvdPlayer.play();
    }

    public void pause(){
        dvdPlayer.pause();
    }

    public void end(){
        popcorn.off();//关闭爆米花机
        theaterLight.bright();//灯光调亮
        screen.up();//屏幕升上去
        projector.off();//关闭投影仪
        stereo.off();//关闭立体声
        dvdPlayer.off();//关闭dvd
    }
}

4.8 Client类

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public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        HomeTheateFacade homeTheateFacade = new HomeTheateFacade();
        homeTheateFacade.ready();
        System.out.println("===============");
        homeTheateFacade.play();
        System.out.println("===============");
        homeTheateFacade.pause();
        System.out.println("===============");
        homeTheateFacade.end();
    }
}

结果：

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 popcorn on 
 popcorn is poping 
 Screen down 
 Projector on 
 Stereo on 
 dvd on 
 ThreaterLight dim 
===============
 dvd is playing 
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 dvd pause 
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 popcorn off 
 ThreaterLight bright 
 Screen up 
 Projector off 
 Stereo off 
 dvd off

5、外观模式的源码讲解

5.1 Configuration类

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import org.apache.ibatis.session.Configuration;

查看Configuration的子类，当中有一个newMetaObject子类

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（1）在下面的方法中，可以看成是外观模式聚合了objectFactory和objectWrapperFactory

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public MetaObject newMetaObject(Object object) {
    return MetaObject.forObject(object,objectFactory,objectWrapperFactory);
  }

（2）forObject源码

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public static MetaObject forObject(Object object, ObjectFactory objectFactory, ObjectWrapperFactory objectWrapperFactory) {
    if (object == null) {
      return NULL_META_OBJECT;
    } else {
      return new MetaObject(object, objectFactory, objectWrapperFactory);
    }
  }

（3）MetaObject方法

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private MetaObject(Object object, ObjectFactory objectFactory, ObjectWrapperFactory objectWrapperFactory) {
    this.originalObject = object;
    this.objectFactory = objectFactory;
    this.objectWrapperFactory = objectWrapperFactory;
    
    if (object instanceof ObjectWrapper) {
      this.objectWrapper = (ObjectWrapper) object;
    } else if (objectWrapperFactory.hasWrapperFor(object)) {
      this.objectWrapper = objectWrapperFactory.getWrapperFor(this, object);
    } else if (object instanceof Map) {
      this.objectWrapper = new MapWrapper(this, (Map) object);
    } else {
      this.objectWrapper = new BeanWrapper(this, object);
    }
  }

5.2 类图理解

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6、外观模式的注意事项和细节

  1. 外观模式对外屏蔽了子系统的细节，因此外观模式降低了客户端对子系统使用的复杂性
  2. 外观模式对客户端与子系统的耦合关系，让子系统内部的模块更加容易维护和扩展
  3. 通过合理的使用外观模式，可以帮我们更好的划分访问的层次
  4. 当系统需要进行分层设计时，可以考虑使用Facade模式
  5. 在维护一个遗留的大型系统时，可能这个系统已经变得非常难以维护和扩展，此时可以考虑为新系统开发一个Facade类，来提供遗留系统的比较清晰简单的接口，让新系统与Facade类交互，提高复用性
  6. 不能过多的或不合理的使用外观模式，使用外观模式好，还是直接调用模块好，要以让系统有层次，利于维护为目的
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