设计模式 10 外观模式

设计模式 10

创建型模式（5）：工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式、原型模式
结构型模式（7）：适配器模式、桥接模式、组合模式、装饰者模式、外观模式、享元模式、代理模式
行为型模式（11）：责任链模式、命令模式、解释器模式、迭代器模式、中介者模式、备忘录模式、观察者模式、状态模式、策略模式、模板方法模式、访问者模式

文章目录

设计模式 10
- 外观模式（Facade Pattern）
- - 1 定义
  - 2 结构
  - 3 示例代码
  - 4 特点
  - 5 适用场景
  - 6 与其他模式的关系

外观模式（Facade Pattern）

1 定义

外观模式通过为复杂的子系统提供一个简化的接口，使得客户端可以通过这个接口访问子系统的功能，而不需要直接与子系统的多个组件进行交互。外观模式可以隐藏子系统的复杂性，并且使得子系统与客户端的耦合度降低。

2 结构

外观模式的结构包含以下角色：

外观（Facade）: 提供一个简化的接口，封装子系统的复杂性，供客户端调用。
子系统（Subsystem Classes）: 子系统中的多个类，它们实现了子系统的实际功能。子系统可以有多个类，客户端可以直接访问它们，但通过外观类访问会更简单。

UML 类图

                            +-------------------+|      Client       |+-------------------+^|
+-------------------+       +-------------------+       +-------------------+
|    SubsystemA     | ----> |      Facade       | <---- |    SubsystemC     |
+-------------------+       +-------------------+       +-------------------+^                           ^|                           |+-------------------+       +-------------------+|    SubsystemB     |       |    SubsystemD     |+-------------------+       +-------------------+

3 示例代码

以下是一个实现外观模式的简单示例。在这个示例中，我们构建了一个家庭影院系统，客户端通过外观类 HomeTheaterFacade 来控制各个子系统，如电视、音响、灯光等。

子系统类

// 子系统类：电视
public class Television
{public void On(){Console.WriteLine("Television is on.");}public void Off(){Console.WriteLine("Television is off.");}
}// 子系统类：音响
public class SoundSystem
{public void On(){Console.WriteLine("Sound system is on.");}public void Off(){Console.WriteLine("Sound system is off.");}public void SetVolume(int volume){Console.WriteLine($"Sound system volume set to {volume}.");}
}// 子系统类：灯光
public class Lights
{public void Dim(int level){Console.WriteLine($"Lights dimmed to {level}%.");}public void On(){Console.WriteLine("Lights are on.");}
}

外观类

// 外观类：家庭影院
public class HomeTheaterFacade
{private readonly Television _television;private readonly SoundSystem _soundSystem;private readonly Lights _lights;public HomeTheaterFacade(Television television, SoundSystem soundSystem, Lights lights){_television = television;_soundSystem = soundSystem;_lights = lights;}public void WatchMovie(){Console.WriteLine("Get ready to watch a movie...");_lights.Dim(30);_television.On();_soundSystem.On();_soundSystem.SetVolume(5);}public void EndMovie(){Console.WriteLine("Shutting movie theater down...");_television.Off();_soundSystem.Off();_lights.On();}
}

客户端代码

class Program
{static void Main(string[] args){// 创建子系统对象Television television = new Television();SoundSystem soundSystem = new SoundSystem();Lights lights = new Lights();// 创建外观对象HomeTheaterFacade homeTheater = new HomeTheaterFacade(television, soundSystem, lights);// 使用外观模式控制子系统homeTheater.WatchMovie();Console.WriteLine("\nMovie is running...\n");homeTheater.EndMovie();}
}

在这个例子中：

Television、SoundSystem、Lights 是子系统类，提供了各自的功能。
HomeTheaterFacade 是外观类，它将各个子系统的操作封装成了 WatchMovie() 和 EndMovie() 两个简单的方法，客户端只需调用这些方法即可控制整个家庭影院系统。
客户端 Program 通过 HomeTheaterFacade 类来控制整个家庭影院的各个设备，而不需要直接与每个设备交互。

4 特点

优点:
- 简化接口: 提供一个简化的接口来访问复杂的子系统，减少客户端与子系统之间的耦合。
- 隐藏子系统的复杂性: 客户端不需要了解子系统的内部结构，只需要与外观类交互即可。
- 减少依赖: 客户端与子系统之间的依赖关系减少，如果子系统发生变化，只需修改外观类，而不需要修改客户端代码。
缺点:
- 不符合开闭原则: 如果要扩展外观类的功能，可能需要修改外观类的代码，从而违反开闭原则。
- 潜在性能问题: 外观模式可能会因为封装了大量子系统的调用，而引入一定的性能开销。

5 适用场景

简化复杂系统的使用: 当系统内部结构复杂，客户端希望能够通过简单的接口使用系统时，使用外观模式非常合适。
解耦客户端与子系统: 当你希望减少客户端与多个子系统之间的依赖关系时，可以使用外观模式。
构建库或框架: 当你构建一个复杂库或框架，并希望提供一个简洁的接口供外部使用时，外观模式可以帮助你设计这个接口。

6 与其他模式的关系

与适配器模式的区别: 适配器模式是为了将一个接口转换为客户端期望的接口，而外观模式是为了提供一个简化的接口来使用复杂系统。适配器模式专注于接口兼容性，而外观模式专注于简化系统的使用。
与桥接模式的区别: 桥接模式用于将抽象与实现分离，使得它们可以独立变化，而外观模式关注于简化接口。
与单例模式的结合: 在某些情况下，外观类可以设计成单例，以确保客户端使用的是同一个外观对象。

外观模式通过提供一个统一和简化的接口来隐藏系统的复杂性，使得客户端能够更轻松地使用系统，同时保持系统内部结构的灵活性和可扩展性。